ESTEQUIOMETRIAESTEQUIOMETRIA

1.1.INTRODUCCIONINTRODUCCION.- El término estequiometría .- El término estequiometría proviene de dos voces griegas: STOICHEION proviene de dos voces griegas: STOICHEION (elemento) y METRON (medida), por lo tanto (elemento) y METRON (medida), por lo tanto significa realizar cálculos o medidas de significa realizar cálculos o medidas de cantidades de elementos en la formación de cantidades de elementos en la formación de compuestos.compuestos.

Esta afirmación es correcta, puesto que las Esta afirmación es correcta, puesto que las leyes estequiométricas se basan en cálculos de leyes estequiométricas se basan en cálculos de cantidades de los elementos en las cantidades de los elementos en las combinaciones químicas. Actualmente estas combinaciones químicas. Actualmente estas cantidades pueden ser no sólo de elementos cantidades pueden ser no sólo de elementos sino también de sustancias compuestas.sino también de sustancias compuestas.

2.2.DEFINICIONDEFINICION.-.- La estequiometría es aquella La estequiometría es aquella parte de la Química que nos enseña a realizar parte de la Química que nos enseña a realizar cálculos de las cantidades de las sustancias cálculos de las cantidades de las sustancias químicas puras (simple o compuestas) que químicas puras (simple o compuestas) que participan en las reacciones químicas, participan en las reacciones químicas, basándose en las leyes experimentales que basándose en las leyes experimentales que gobiernan a éstas.gobiernan a éstas.

3.3. PRINCIPALES RELACIONESPRINCIPALES RELACIONES

ESTEQUIOMETRICASESTEQUIOMETRICAS::

I)I)PONDERALPONDERAL (Relación masa-masa). Se realiza (Relación masa-masa). Se realiza en base a leyes ponderales y la relación molar en base a leyes ponderales y la relación molar en la ecuación balanceada.en la ecuación balanceada.

II)II)VOLUMETRICAVOLUMETRICA (Relación volumen-volumen) (Relación volumen-volumen) Se realiza solo para sustancias gaseosas, en Se realiza solo para sustancias gaseosas, en base a la ley de combinación de volúmenes.base a la ley de combinación de volúmenes.

III)III)MASA-VOLUMENMASA-VOLUMEN.- Consiste en una simple .- Consiste en una simple relación de moles de una sustancia con el relación de moles de una sustancia con el volumen de una sustancia gaseosa a cierta volumen de una sustancia gaseosa a cierta presión y temperatura.presión y temperatura.

4.4. LEYES PONDERALESLEYES PONDERALES

4.14.1 LEY DE CONSERVACION DE LA MASA LEY DE CONSERVACION DE LA MASA O LEY DE LAVOSSIER (1789)O LEY DE LAVOSSIER (1789)

“ “En toda reacción química, la suma de las En toda reacción química, la suma de las masas de las sustancias reaccionantes que se masas de las sustancias reaccionantes que se transforman es exactamente igual a la suma de transforman es exactamente igual a la suma de las nuevas sustancias formadas o productos; las nuevas sustancias formadas o productos; por lo tanto, la masa no se crea ni se destruye por lo tanto, la masa no se crea ni se destruye solamente se transforma”solamente se transforma”

4.24.2LEY DE COMPOSICION CONSTANTE O LEY DE COMPOSICION CONSTANTE O PROPORCIONES DEFINIDAS (PROUST 1801)PROPORCIONES DEFINIDAS (PROUST 1801)::

“ “Cuando dos o más elementos se combinan Cuando dos o más elementos se combinan para formar un determinado compuesto, lo para formar un determinado compuesto, lo hacen siempre en una relación o proporción en hacen siempre en una relación o proporción en masa fija o invariable”.masa fija o invariable”.

De acuerdo con la Ley de Proust, las sustancias De acuerdo con la Ley de Proust, las sustancias químicas se combinan en proporciones químicas se combinan en proporciones constantes y definidas, pero de acuerdo con constantes y definidas, pero de acuerdo con esta afirmación, se puede observar dos esta afirmación, se puede observar dos variaciones que afectan a las reacciones”.variaciones que afectan a las reacciones”.

a)a) REACTIVO LIMITANTEREACTIVO LIMITANTE (R.L.).- Es la (R.L.).- Es la sustancia reactante que se halla en mayor sustancia reactante que se halla en mayor proporción y por lo tanto se agota o se proporción y por lo tanto se agota o se consume totalmente en la reacción, consume totalmente en la reacción, determinando la cantidad máxima de producto a determinando la cantidad máxima de producto a obtenerse.obtenerse.

b)b) REACTIVO EN EXCESOREACTIVO EN EXCESO (R.E.).- Es la (R.E.).- Es la sustancia reactante que se halla en mayor sustancia reactante que se halla en mayor proporción y por lo tanto sobra al finalizar la proporción y por lo tanto sobra al finalizar la reacción, pues no reacciona.reacción, pues no reacciona.

4.2.14.2.1DETERMINACION DEL REACTIVO DETERMINACION DEL REACTIVO LIMITANTELIMITANTE

1°1° Tener la ecuación química balanceada.Tener la ecuación química balanceada.

2°2° Determinar la relación ponderal de cada Determinar la relación ponderal de cada sustancia reaccionante según: coeficiente sustancia reaccionante según: coeficiente estequiométrico, multiplicado por el peso estequiométrico, multiplicado por el peso molecular de dicha sustancia:molecular de dicha sustancia:

3°3° Se determina la relación: Se determina la relación:

El menor valor indicará el reactivo límite, el El menor valor indicará el reactivo límite, el mayor valor indicará el reactivo en exceso.mayor valor indicará el reactivo en exceso.

4.34.3LEY DE LAS PROPORCIONES MULTIPLESLEY DE LAS PROPORCIONES MULTIPLES

(Dalton 1803): (Dalton 1803):

“ “Los pesos de un elemento que se unen con otro Los pesos de un elemento que se unen con otro elemento para formar distintos compuestos, elemento para formar distintos compuestos, varían según una relación sencilla de números varían según una relación sencilla de números enteros”.enteros”.

4.4 4.4 LEY DE LAS PROPORCIONES LEY DE LAS PROPORCIONES RECIPROCAS (WENZEL-RICHTER RECIPROCAS (WENZEL-RICHTER 1792)1792)..

“ “Cuando dos pesos fijos de sustancias Cuando dos pesos fijos de sustancias distintas se combinan separadamente con distintas se combinan separadamente con un mismo peso de una tercera sustancia, un mismo peso de una tercera sustancia, entonces se combinan entre si en la entonces se combinan entre si en la misma proporción en peso o múltiplos de misma proporción en peso o múltiplos de ellos”.ellos”.

Esta ley permitió establecer el PESO DE Esta ley permitió establecer el PESO DE COMBINACION O PESO EQUIVALENTE, COMBINACION O PESO EQUIVALENTE, LLAMADO TAMBIEN PESO DE LLAMADO TAMBIEN PESO DE REACCION. Esta ley se conoce como REACCION. Esta ley se conoce como “LEY DE COMBINACION QUIMICA”: “LEY DE COMBINACION QUIMICA”: “Cuando las sustancias se combinan “Cuando las sustancias se combinan siempre lo hacen en igual cantidad de siempre lo hacen en igual cantidad de equivalentes gramo”.equivalentes gramo”.

A + B A + B C + D C + D

#Eq-g(A) = #Eq-g(B) = #Eq-g(C) = #Eq-g(D)#Eq-g(A) = #Eq-g(B) = #Eq-g(C) = #Eq-g(D)

5.5.LEYES VOLUMETRICAS (GAY LEYES VOLUMETRICAS (GAY LUSSAC)LUSSAC)

5.15.1 LEY DE LOS VOLUMENES LEY DE LOS VOLUMENES DEFINIDOSDEFINIDOS

“ “En cualquier reacción química a la misma En cualquier reacción química a la misma presión y temperatura los volúmenes de las presión y temperatura los volúmenes de las sustancias gaseosas que intervienen, lo sustancias gaseosas que intervienen, lo hacen en proporciones definidas o hacen en proporciones definidas o constantes y están en una relación de constantes y están en una relación de números sencillos”.números sencillos”.

5.25.2 LEY DE LOS VOLUMENES LEY DE LOS VOLUMENES COMPARATIVOSCOMPARATIVOS.- .-

“ “Cualquier Reacción química entre gases Cualquier Reacción química entre gases a las mismas condiciones de presión y a las mismas condiciones de presión y temperatura, los volúmenes de todos los temperatura, los volúmenes de todos los productos son iguales o menores a los productos son iguales o menores a los volúmenes de todos los reactantes”.volúmenes de todos los reactantes”.

6.6. CONTRACCION VOLUMETRICA CONTRACCION VOLUMETRICA CVCV:: En algunos procesos químicos donde En algunos procesos químicos donde intervienen sustancias gaseosas hay una intervienen sustancias gaseosas hay una disminución del volumen total de los disminución del volumen total de los gases reaccionantes al pasar a formar gases reaccionantes al pasar a formar nuevas sustancias gaseosas:nuevas sustancias gaseosas:

7.7. PORCENTAJE DE PUREZA DE UNA PORCENTAJE DE PUREZA DE UNA MUESTRA QUIMICAMUESTRA QUIMICA: :

En una reacción química sólo intervienen En una reacción química sólo intervienen sustancias químicamente puras, las impurezas sustancias químicamente puras, las impurezas no reaccionan; por lo tanto, en los cálculos no reaccionan; por lo tanto, en los cálculos estequiométricos sólo trabajaremos con la estequiométricos sólo trabajaremos con la parte pura de la muestra química.parte pura de la muestra química.

Cantidad deCantidad de% Pureza = sustancia pura x 100% Pureza = sustancia pura x 100 Cantidad deCantidad de muestra impuramuestra impura

8.8. PORCENTAJE DE RENDIMIENTO O PORCENTAJE DE RENDIMIENTO O EFICIENCIAEFICIENCIA:: para entender mejor definamos para entender mejor definamos primero: rendimiento teórico y rendimiento primero: rendimiento teórico y rendimiento real.real.

RENDIMIENTO TEORICORENDIMIENTO TEORICO: es la cantidad : es la cantidad máxima de un producto obtenido cuando se ha máxima de un producto obtenido cuando se ha consumido totalmente (100%) el reactivo consumido totalmente (100%) el reactivo limitante. Esta cantidad se determina en base limitante. Esta cantidad se determina en base a la ecuación química balanceada es decir por a la ecuación química balanceada es decir por estequiometría.estequiometría.

RENDIMIENTO REALRENDIMIENTO REAL: es la cantidad obtenido : es la cantidad obtenido de un producto en la práctica o en forma de un producto en la práctica o en forma experimental, cuando es consumido totalmente experimental, cuando es consumido totalmente el reactivo limitante.el reactivo limitante.

La comparación porcentual del rendimiento real La comparación porcentual del rendimiento real y rendimiento teórico se llama eficiencia o y rendimiento teórico se llama eficiencia o porcentaje de rendimiento para obtener un porcentaje de rendimiento para obtener un producto deseado.producto deseado.

EJEMPLOS DE ESTEQUIOMETRIA:EJEMPLOS DE ESTEQUIOMETRIA: Si sólo disponemos de una disolución de NaOH Si sólo disponemos de una disolución de NaOH

0.25 M (molar) y agua, ¿cuánta NaOH se 0.25 M (molar) y agua, ¿cuánta NaOH se necesita añadir para disponer de 10 litros de necesita añadir para disponer de 10 litros de solución de NaOH 0.2 M? solución de NaOH 0.2 M?

RPTA: Si tenemos 10 litros de solución 0.25 y RPTA: Si tenemos 10 litros de solución 0.25 y queremos llevarla a 0.2 litros, buscamos la queremos llevarla a 0.2 litros, buscamos la ecuación, sabiendo que 2 litros llevados a 10 ecuación, sabiendo que 2 litros llevados a 10 litros dan una solución 1 molar de  NaOH. Ya litros dan una solución 1 molar de  NaOH. Ya que sólo tenemos NaOH 0.25 M esto significa que sólo tenemos NaOH 0.25 M esto significa que los litros necesarios serán cuatro veces que los litros necesarios serán cuatro veces mayores que si tuviéramos 1 molar. Por lo tanto mayores que si tuviéramos 1 molar. Por lo tanto necesitamos 8 litros de NaOH. necesitamos 8 litros de NaOH.

Si 2.0 moles de sacarosa que pesan 684 Si 2.0 moles de sacarosa que pesan 684 gramos se llevan a 1000 gramos de agua y se gramos se llevan a 1000 gramos de agua y se disuelven. a) ¿cual es la molalidad de la disuelven. a) ¿cual es la molalidad de la solución? b) ¿cual debería ser la molaridad de la solución? b) ¿cual debería ser la molaridad de la solución? solución?

RPTA (a): En este problema usaremos la RPTA (a): En este problema usaremos la ecuación dada para molalidad.ecuación dada para molalidad.Molalidad = moles de soluto/kilogramos de Molalidad = moles de soluto/kilogramos de disolvente disolvente

Sabemos que hay 2 moles de soluto que pesan Sabemos que hay 2 moles de soluto que pesan 684 gramos y que el solvente pesa 1000 684 gramos y que el solvente pesa 1000 gramos. De dóde deducimos que 2 moles/1 Kg gramos. De dóde deducimos que 2 moles/1 Kg = 2.00 Ml= 2.00 Ml

RPTA (b): En este problema usaremos la RPTA (b): En este problema usaremos la ecuación dada para molaridad.ecuación dada para molaridad.Molaridad = moles de soluto/Litros de Molaridad = moles de soluto/Litros de disolución disolución

Sabemos que hay 2 moles de soluto y se Sabemos que hay 2 moles de soluto y se lleva a 1000 g de agua equivalentes a 1 lleva a 1000 g de agua equivalentes a 1 litro. De dónde deducimos que 2 litro. De dónde deducimos que 2 moles/1.00 litro = 2.00 Mmoles/1.00 litro = 2.00 M

Disponemos de una solución de benceno Disponemos de una solución de benceno 0.25 molar con una densidad de 15 0.25 molar con una densidad de 15 gramos/litro, calcular la molalidad de la gramos/litro, calcular la molalidad de la solución. solución.

RPTA: Una solución 0.250 M (molar) RPTA: Una solución 0.250 M (molar) indica que hay 0.250 moles/Litro. La indica que hay 0.250 moles/Litro. La Molalidad usa moles/kg por lo tanto Molalidad usa moles/kg por lo tanto transformaremos d = P/V en P = d * V = transformaremos d = P/V en P = d * V = 0.015 * 1 0.015 * 1

0.250 /0.0150 = 16.666666 ~ 16.7 Ml 0.250 /0.0150 = 16.666666 ~ 16.7 Ml

Si la densidad del mercurio es 13.534 Si la densidad del mercurio es 13.534 g/cm3 y tenemos 62.5 cm3 de mercurio, g/cm3 y tenemos 62.5 cm3 de mercurio, ¿cuantos gramos, moles y átomos de ¿cuantos gramos, moles y átomos de mercurio tenemos? (Mercurio tiene un mercurio tenemos? (Mercurio tiene un peso atómico de 200.6 g/mol.) peso atómico de 200.6 g/mol.)

RPTA: 15.534 g/1 cm3 = gramos/62.5 cm3 RPTA: 15.534 g/1 cm3 = gramos/62.5 cm3 de dónde gramos = 15.534 * 62.5 = de dónde gramos = 15.534 * 62.5 = 970.875 g ~ 970.9 970.875 g ~ 970.9