Capítulo 1: ESTEQUIOMETRÍA Profesor de Biología y Química Colegio Andrés Bello Chiguayante UNIDAD DE NIVELACIÓN: Capítulo 1: ESTEQUIOMETRÍA Jorge Pacheco R. Profesor de Biología y Química

CAPÍTULO 1: ESTEQUIOMETRÍA APRENDIZAJES ESPERADOS: Aplican la información de una ecuación química en problemas relacionados con la estequiometria. Identifican los factores que limitan la formación de un compuesto en una reacción química.

PREGUNTAS PREVIAS ¿Cómo se clasifica la materia?

PREGUNTAS PREVIAS ¿Cómo se clasifica la siguiente sustancia? ELEMENTO

MEZCLA HOMOGÉNEA PREGUNTAS PREVIAS ¿Cómo se clasifica la siguiente sustancia? MEZCLA HOMOGÉNEA

MEZCLA HETEROGÉNEA PREGUNTAS PREVIAS ¿Cómo se clasifica la siguiente sustancia? MEZCLA HETEROGÉNEA

COMPUESTO PREGUNTAS PREVIAS ¿Cómo se clasifica la siguiente sustancia? Cloruro de Sodio

PREGUNTAS PREVIAS ¿Qué es un cambio químico? Es un proceso en que, a partir de unas sustancias iniciales, llamadas reactivos, se obtienen unas sustancias finales distintas, llamadas productos.

PREGUNTAS PREVIAS ¿Qué es la Estequiometria? La Estequiometria(del griego “stoicheion”(elemento) y “metrón” (medida) es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en el transcurso de una reacción química.

PREGUNTAS PREVIAS ¿Qué es un Coeficiente Estequiométrico? Es el número asignado a cada fórmula o símbolo químico que indica la cantidad de sustancias participantes en una ecuación química respetando la ley de la conservación de la masa.

INFORMACIÓN QUE PROPORCIONAN LOS COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTRICOS. ESTEQUIOMETRÍA INFORMACIÓN QUE PROPORCIONAN LOS COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTRICOS. Los coeficientes estequiométricos indican el número de átomos de cada elemento y el número de moléculas de cada compuesto que intervienen en la reacción. 2H2 + O2 2H2O + 2 moléculas de hidrógeno (H2) 1 molécula de oxígeno (O2) 2 moléculas de agua (H2O) Los coeficientes estequiométricos de una ecuación química ajustada informan de la proporción entre átomos y moléculas de reactivos y productos

REACCIONES QUÍMICA carbono oxígeno monóxido de carbono carbono oxígeno dióxido de carbono Cloruro de hidrógeno cinc cloruro de cinc hidrógeno

Fe (s) + O2 (g)  Fe2O3 (s) Fe = 1 2 O = 2 3 ACTIVIDAD: Al hacer reaccionar Hierro sólido (Fe) con Oxígeno gaseoso (O2) en condiciones adecuadas, se obtiene Óxido de Hierro sólido (Fe2O3). Escribe la ecuación que representa la reacción: Fe (s) + O2 (g)  Fe2O3 (s) Determina si la ecuación está balanceada: Fe = 1 2 O = 2 3

4 3 2 Fe (s) + O2 (g)  Fe2O3 (s) Fe = Fe = 2 x 2 = 4 1 x 4 = 4 O = 2 BALANCE DE ECUACIONES QUÍMICAS 4 Fe (s) + O2 (g)  Fe2O3 (s) 3 2 Fe = Fe = 2 x 2 = 4 1 x 4 = 4 O = 2 x 3 = 6 O = 3 x 2 = 6

TIPOS DE REACCIÓN QUÍMICA A) REACCIÓN DE COMBINACIÓN: Tipo de reacción en las que se combinan dos reactivos, que pueden ser elementos o compuesto, para formar un solo producto, según la siguiente ecuación general:. Ejemplo: Reacción del aluminio metálico con oxígeno para formar el óxido de aluminio.

TIPOS DE REACCIÓN QUÍMICA B) REACCIÓN DE DESCOMPOSICIÓN: En este tipo de reacción una sustancia se descompone o “rompe”, produciendo dos o más sustancias distintas, de acuerdo con el siguiente mecanismo general.

TIPOS DE REACCIÓN QUÍMICA C) REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN SIMPLE: Tipo de reacción en donde un elemento reacciona con un compuesto para reemplazar uno de sus componentes, produciendo un elemento y un compuesto diferentes a los originales:

TIPOS DE REACCIÓN QUÍMICA D) REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN DOBLE: En este tipo de reacciones, dos compuestos intercambian sus elementos entre sí, produciendo dos compuestos distintos, de acuerdo al siguiente mecanismo general. AB + CD  AD + CB

REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN DOBLE ACTIVIDAD: IDENTIFICA Para la siguiente ecuación química no balanceada identifica: el Tipo de Reacción, cantidad de mol (reactivos y productos), cantidad de moléculas (reactivos y productos) y masa en gramos. C3H8 + O2  CO2 + H2O 5 3 4 REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN DOBLE 1 mol de C3H8 5 mol de O2 3 mol de CO2 4 mol de H2O 6,02x1023 moléculas de C3H8 3,01x1024 moléculas de O2 1,81x1024 moléculas de CO2 2,41x1024 moléculas de H2O 44 g 160 g 132 g 72 g

REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN DOBLE ACTIVIDAD: IDENTIFICA Para la siguiente ecuación química debes balancearla, si es necesario, y además identificar: El Tipo de Reacción, cantidad de mol (reactivos y productos), cantidad de moléculas (reactivos y productos) y masa en gramos. 2 HCl + ZnS  ZnCl2 + H2S REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN DOBLE 2 mol de HCl 1 mol de ZnS 1 mol de ZnCl2 1 mol de H2S 1,20x1024 moléculas de HCl 6,02x1023 moléculas de ZnS 6,02x1023 moléculas de ZnCl2 6,02x1023 moléculas de H2S 73 g 97 g 136 g 34 g

REACCIÓN DE COMBINACIÓN ACTIVIDAD: IDENTIFICA Para la siguiente ecuación química debes balancearla, si es necesario, y además identificar: El Tipo de Reacción, cantidad de mol (reactivos y productos), cantidad de moléculas (reactivos y productos) y masa en gramos. Al + Br2  AlBr3 2 3 2 REACCIÓN DE COMBINACIÓN 2 mol de Al 3 mol de Br2 2 mol de AlBr3 1,20x1024 átomos de Al 1,81x1024 moléculas de Br2 1,20x1024 moléculas de AlBr3 54 g 480 g 534 g

REACCIÓN DE DESCOMPOSICIÓN ACTIVIDAD: IDENTIFICA Para la siguiente ecuación química debes balancearla, si es necesario, y además identificar: El Tipo de Reacción, cantidad de mol (reactivos y productos), cantidad de moléculas (reactivos y productos) y masa en gramos. H2O2  H2O + O2 2 2 REACCIÓN DE DESCOMPOSICIÓN 2 mol de H2O2 2 mol de H2O 1 mol de O2 1,20x1024 moléculas de H2O2 1,20x1024 moléculas de H2O 6,02x1023 moléculas de O2 68 g 36 g 32 g

Respuesta: hay 1,61 moles y 9,695 x10 23 átomos de He UNIDAD MOL (n) Contiene 1 mol de átomos 6,022 x 10 23 átomos Masa Ejemplo: Masa atómica en g ¿Cuántos moles de He y cuantos átomos hay en 6,46 g de este gas? (M.A. He = 4,003 u) 4,003 g de He 1 mol de He X= 1,61 moles 6,46 g de He X? 1 mol de He 6,022 10 23 átomos 1,61 moles de He X? X= 9,695 x10 23 átomos Respuesta: hay 1,61 moles y 9,695 x10 23 átomos de He

EJERCICIOS ¿Qué cantidad de sustancia en unidad mol (n) de hierro existe en 25 g de hierro puro (Fe)? (M.A, Fe: 55,65 u) Sabiendo que: 55,65 g = 25 g 1 mol X mol X = 1 mol x 25 g 55,65 g X = 0,449 mol de Fe

EJERCICIOS X X 1,24 x 10 23 átomos de Mg En el laboratorio un estudiante deberá manipular 5 g de Magnesio (Mg) durante un experimento de oxidación. ¿A qué cantidad de átomos de magnesio corresponde? (M.A. Mg: 24,32 u) Sabiendo que: 24,32 g = 5 g 6,02 x 10 23 átomos X átomo X = 6,02 x 10 23 átomos x 5 g 24,32 g X = 1,24 x 10 23 átomos de Mg

EJERCICIOS ¿Qué masa en gramos presentará un átomo de carbono? (M.A. C: 12 u) Sabiendo que: 6,02 x 10 23 átomos = 1 átomo 12 g X g X = 12 g x 1 átomo 6,02 x 10 23 átomos X = 1,99 x 10 - 23 g

MASA MOLAR (M) Masa en gramos de un mol de una sustancia. Se puede determinar al conocer la fórmula de la sustancia gracias a la suma consecutiva de todos sus componentes, al igual como se determina la masa molecular. La masa molar (en gramos) de cualquier sustancia es siempre numéricamente igual a su masa formular (uma).

MASA MOLAR (M)

CONVERSIÓN MOL – GRAMO

EJEMPLO El sulfato de calcio (CaSO4) es el principal ingrediente de la tiza utilizada antiguamente para escribir en la pizarra. ¿Cuál será el número de moles de sulfato de calcio que hay en un trozo de tiza de 14,8g? (M.A. Ca: 40 u; S: 32 u; O: 16 u)

PROBLEMA 1 El ácido acetilsalicílico C9H8O4 es el principio activo de la aspirina. ¿Cuál es la masa en gramo de 0,287 mol de ácido acetilsalicílico? (M.A.C: 12u; H:1u; O: 16u) M = [(9x12) + (8x1) + (4x16)]g/mol = 180 g/mol n = m M m = n x M m = 0,287 mol x 180 g/mol m = 51,66 g

PROBLEMA 2 n = m M n = 1000 g 40 g/mol m = 25 mol de NaOH El hidróxido de sodio (NaOH) es una sustancia que muchas dueñas de casa adquieren en ferreterías como soda cáustica y se utiliza para destapar cañerías. Si una señora compra 1 kg (1000 g)de dicha sustancia, ¿Cuántos moles de hidróxido de sodio adquirió? (M.A.Na: 23 u; O: 16 u; h: 1u) M = [23 + 16 + 1]g/mol = 40 g/mol n = m M n = 1000 g 40 g/mol m = 25 mol de NaOH

H + Cl  HCl RELACIONES CUANTITATIVAS Relaciones H Cl HCl N° de entidades elementales 6x10 23 átomos de H 6x10 23 átomos de Cl 6x10 23 moléculas de HCl Cantidad de sustancia (mol) 1 Masa en gramos 1 g 35,5 g 36,5 g Cantidad moléculas

H2 + O2  H2O RELACIONES CUANTITATIVAS Relaciones H O2 H2O N° de entidades elementales Cantidad de sustancia (mol) Masa en gramos Cantidad moléculas

2H2 + O2  2H2O RELACIONES CUANTITATIVAS Relaciones H O2 H2O N° de entidades elementales 2 x 6x10 23 moléculas de H2 6x10 23 moléculas de O2 2 x 6x10 23 moléculas de H2O Cantidad de sustancia (mol) 2 1 Masa en gramos 4 g 32 g 36 g Cantidad moléculas

RELACIÓN MOLAR La relación molar o método mol a mol, corresponde a la relación entre la cantidad de moles entre dos de las especies que participan en la reacción. Por ejemplo, si observamos la reacción de combinación del agua se tiene:

EJEMPLO 1 Paso 1: Determinar el número de moles de la sustancia inicial.

EJEMPLO 1 Paso 2: Determinar la relación molar de la sustancia deseada a la sustancia inicial. A partir de la cual es posible calcular la cantidad de moles que se formarán de CO2. Si: 1 mol de C6H12O6 = 2 mol de C6H12O6 6 mol CO2 X mol CO2 X = 6 mol CO2 x 2 mol de C6H12O6 1 mol de C6H12O6 X = 12 mol de CO2

m = n x M m = 12 mol x 44 g/mol m = 528 g de CO2 EJEMPLO 1 Paso 3: Transformar el resultado a masa en gramos. La Masa Molar del CO2 es 44 g/mol. m = n x M m = 12 mol x 44 g/mol m = 528 g de CO2 Respuesta: Se obtendrán 528 g de CO2 al reaccionar 2 moles de glucosa (C6H12O6)

REACTIVO LIMITANTE En los procesos químicos existe un reactivo que limita la cantidad de productos que se pueden obtener durante una reacción, denominado reactivo limitante.

CONCEPTOS Reactivo Limitante: Reactivo que se consume primero en una reacción química. La cantidad máxima de producto que se forma depende de la cantidad de este reactivo. Reactivo Excedente: Son los reactivos presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad de reactivo limitante.

EJEMPLO La reacción entre el aluminio y el óxido de hierro (III) puede producir temperaturas cercana a los 3000°C, lo que se utiliza para soldar metales: 2Al + Fe2O3  Al2O3 + 2Fe En un proceso se hicieron reaccionar 81 g de Al con 320 g de Fe2O3. Determinar el reactivo limitante y la cantidad en gramos de Al2O3 que se produce. n Al = 81 g 27 g/mol n Al = 3 mol n Fe2O3 = 320 g 160 g/mol n Fe2O3 = 2 mol

EJEMPLO X X 1,5 mol de Fe2O3 4 mol de Al Si: 2 mol de Al = 3 mol de Al 1 mol Fe2O3 X mol Fe2O3 X = 1,5 mol de Fe2O3 Si: 1 mol de Fe2O3 = 2 mol de Fe2O3 2 mol Al X mol Al X = 4 mol de Al Al : Reactivo Limitante Fe2O3 : Reactivo Excedente

Respuesta: Se producen 153 g de Al2O3 EJEMPLO La cantidad de Al2O3 se determina con la cantidad de reactivo limitantes presente. Así, que: Si: 2 mol de Al = 3 mol de Al 1 mol Al2O3 X mol Al2O3 X = 1,5 mol de Al2O3 m = n x M m = 1,5 mol x 102 g/mol m = 153 g de Al2O3 Respuesta: Se producen 153 g de Al2O3

Colegio Andrés Bello Chiguayante Muchas Gracias