LIMA-PERU

2010

ASIGNATURA: QUIMICA I

TEMA : ESTEQUIOMETRIA

DOCENTE : Ing ROBERT VEGA BARRANTES

ESTEQUIOMETRIA Clase N0 17 y 18

Estequiometria: Masa Atómica, Masa Molecular, Composición centesimal, Leyes

Pondérales, Reactivo Limitante, Exceso

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L. Conservación de la masa

LEYES PONDERALES

ESTEQUIOMETRIA

LEYES DE LA COMBINACION QUIMICA

Parte de la química que estudia la relación de Las cantidades de las sustancias químicasQue participan en las reacciones químicas

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LEY DE LOS VOLUMENES DE COMBINACION

L. Composición constante o proporciones definidas

L. Proporciones Múltiples

L. Proporciones reciprocas

LEY VOLUMETRICA DE GAY LUSSAC

Relacion masa-masa

Relacion volumen-volumen

ESTEQUIOMETRIAESTEQUIOMETRIAParte de la química que nos enseña a realizar cálculos de las cantidades de las sustancias químicas puras (simples o compuestas) que participan en las reacciones químicas en base a las leyes experimentales que gobiernan estas.

UNIDADES QUIMICAS DE MASAMasa Atómica Promedio: Es un promedio ponderado de las masa atómicas relativas de los isótopos de un elemento, la ponderación se hace con abundancias naturales de los isotopos. Ej

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PA (E)= m1xa1 + m2xa2 + m3a3 + ………..mnxan

a1+a2+a3+……..+anDonde:m1 : masa atómica relativa del primer isótopom 2: mas atómica del segundo isótopo

mn: masa atómica relativa del enésimo isótopoa 1:abundancia natural del primer isótopoa 2: abundancia natural del segundo isótopo

a n : abundancia natural del enésimo isótopo1-El boro tiene dos isótopos 5B10 y 5B11 con masa atómicas relativas de 10,01 uma y 11,01 uma respectivamente, la abundancia de B10 es 20% ¿Cual es la masa atómica promedio del boro?

Isótopo m Abundancia

5B10 10,01 uma 20%

5 B 11 11,01 uma 80%

PA (B) = 10,01 uma x 20 + 11,01 uma x80 = 10,81uma 100

Masa Molecular relativa o peso molecular: Es la masa relativa promedio de una molécula de una sustancia covalente, se determina sumando las masas atómicas de los elementos teniendo en cuenta el numero de átomos de cada uno en la molécula .EjH2SO4 = M= 2x1 + 1x32 + 4 x16= 98 uma 1 uma= 1,66x10-24gH2O = M = 1X2 +16X1= 18 uma

Mol: Es la cantidad de sustancia que contiene tantas unidades estructurales ( átomos, moléculas u otras partículas) como átomos hay exactamente en 12 g (0,012Kg) de carbono -12, la cantidad de átomos en 2g de C -12 es 6,022 x 10 23 ( numero de avogadro)

1 mol= 6,023 x10 23 unidades= NA unidades1 mol de átomos=6,023x1023 átomos 1 mol iones= 6,023x1023 iones1mol de moléculas= 6,023x1023 moléculas 1 mol electrones= 6,023x1023 electrones

Átomo gramo: Es la masa en gramos de un mol de átomos (6,022 x 1023 átomos de un elemento), esta masa es exactamente igual a la masa atómica expresado en gramos . 1At-g =PA gEjEn el magnesio el PA es 24 uma #At-g = masa1 at g = 24g PA

Mol gramo o molécula gramo: Es la masa en gramos de un mol de moléculas (6,022 x 1023 moléculas) de una sustancia química covalente.se determina expresando la masa molecular en gramos. 1 mol-g =Mg #moles (n) = masa mMEjEl agua M= 18 uma1 mol-g de H2O= 18g

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Masa Formula o peso Formula: Es la masa relativa promedio de una molécula de una sustancia ionica (forma enlace iónico) ,pues solo poseen iones , formando estructura cristalinas.EjNaCl = M= 23x1 + 1x35,5 = 58,5 uma 1 uma= 1,66x10-24gK2SO4

-2 = M = 39X2 +32X1+ 16x4= 174 uma

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Composición Centesimal de un compuesto: Es el porcentaje de la masa de cada uno de los elementos que constituyen el compuesto, se halla en la practica mediante técnicas de análisis cualitativo y en la forma teórica a partir de la formula del compuesto.

Ej1-Hallar la composición centesimal del H2OmA: O=16 uma; H= 1 umaM H20= 2X1 + 1X16= 2uma + 16 uma = 18 uma

%WH= WH X100 = 2 uma x100 = 11,11% W H2O 18 uma% Wo = WO X100 = 16uma x100 = 88,89% W H2O 18 uma

Cc del H2O es : H= 11,11% y O = 88,89%

2-Hallar el porcentaje en masa de los elementos que constituyen el fosfato de calcio Ca3(PO4)2

LEYES DE LA COMBINACION QUIMICA

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LEYES PONDERALES

1-LEY DE CONSERVACION DE LA MASA“En toda reacción Química, la suma de las masas de las sustancias reaccionantes que se transforman es exactamente igual a la suma de las masas de las nuevas sustancias formadas o productos, por lo tanto, la masa no se crea ni se destruye solamente se transforma”

∑masa (reactantes) = ∑masa (productos)Ej.1-En la siguiente reacción compruebe la ley de la conservación de la masa2HgO Δ 2Hg + O2

2x108,3 g 2x100,3g 2x8g216,6g = 200,6g + 16g

2-Según la reacción química:

2Ag2O Δ 4Ag + O2 ; 10,7 g de oxido de plata (Ag2O) se descomponen formando 10 g de plata (Ag) ¿Qué peso de oxigeno se formara?

Aplicando la ley de Lavoisier:

2Ag2O Δ 4Ag +O2

10,7g = 10,0 g + W O2

W O2 = 0,7g

2-LEY DE COMPOSICION CONSTANTE (PROPORCIONES DEFINIDAS)- PROUST“Cuando dos o mas elementos se combinan para formar un determinado compuesto, lo hacen siempre en una relación o proporción en masa fija o invariable”EjEn la síntesis del agua2H2 + 1 O2 2H2O2 mol-g 1 mol-g 2 mol g relación molar4 g 32g 36g relación de masasLa relación constante y fija entre las masa de H2y O2 para formar H2O es: W H2 = 4g= 1 WO2= 32g 8

3-LEY DE LAS PROPORCIONES MULTIPLES (DALTON)“La razón entre las masas de un elemento que se combinan con una masa fija de un segundo elemento, cuando se forman dos o mas compuestos, es una razon entre números enteros sencillos , como 2;1, 3;2, 4;3Ej1-Carbono + oxigeno CO (monóxido de carbono) 0,75g 1,00g 1,75g

Carbono + oxigeno CO2 ( dioxido de carbono) 0,75g 2,0g 2,75gSe observa que la relacion de masas de oxigeno que reaccionan con un peso fijo de carbono (0,75g) es 1,00g = 12,00 g 2

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ESTEQUIOMETRIA ROBERT VEGA B4-LEY DE LAS PROPORCIONES RECIPROCAS ( O MASAS DE COMBINACION)“La masas de diferentes elementos que se combinan con una misma masa de otro elemento dan la relacion en que ellos se combinan entre si ( o bien múltiplos o sub. múltiplos de estas masas “)Ej

Dada las siguientes reacciones independientesCa + O2 CaO80g 32g

H2 + O2 H2O4g 32g

C + O2 CO2

12g 32g En base a los datos experimentales se puede concluir:1-Cuando se combinan calcio e hidrogeno, sus masas deben siempre estar en la relacion de 80g/4g = 20/1 por lo tanto las masas que se combinan serian:Ca + H2 Ca H2

80g 4g20g 1g10g 0,5g2-Cuando se combinan H y C para formar CH4 sus masas deben guardar siempre la siguiente relacion 4g/12g= 1/3 por tanto:H2 + C CH44g 12g8g 24g16g 48g3-Cuando se combinan Ca y C forman CaC2 sus masa guardan la relacion 40g/24g= 5/3Ca + C CaC2

40g 24g5g 3g

LEY DE VOLUMENES DE COMBINACION

LEY VOLUMETRICA DE GAY LUSSAC:“A las mismas condiciones de presión y temperatura, existe una relacion constante y definido de números enteros sencillos, entre los volúmenes de las sustancias gaseosas que intervienen en una reacción química”EjEn la síntesis del amoniaco se consumen 50 L de N2¿Qué volumen de NH3 se formo¿ Que volumen de H2 se consumió? Todas estas medidas fueron a la misma presión y temperatura. 3H2 (g) + N2 (g) 2 NH3 (g)

Relacion de volumen 3 vol 1 vol 2 volDato del problema x 50L y

X= 3x50L= 150L (H2)Y= 2X50L =100L (NH3)Relacion de volúmenes: VH2 = VN2= VNH3

3 1 2 Relación de moles : n H2 = n N2 = n NH3 3 1 2

Nota: 1 mol- g (gas) a CN ocupa 22.4L

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Reactivo Limitante: Es aquel reactante que interviene en menor proporción estequiometrica por lo tanto se agota o se consume totalmente y limita la cantidad de productos formados. Reactivo en exceso: Es aquel reactivo que interviene en mayor proporción

1-Se mezclan inicialmente 12 g de limaduras de hierro con 8 g de azufre en polvo, se calienta la mezcla para que la reacción transcurra hasta el limite máximo posible, hallar la masa de sulfuro ferroso obtenido (FeS) y la cantidad de reactivo en exceso m A Fe= 56uma m A S= 32uma

Fe + S FeS 56g 32g 88g de la ecuación

12g 8 g WFeS dato del problema

Plantear la siguiente relacion:Cantidad que se da como dato del problema

Cantidad obtenida de la ecuación balanceada

Solución:

Fe= 12g/56g= 0,21 menor valor ; S=8g/32g= 0,25 mayor valor

El RL es el Fe y el R.E es el SCalculo del azufreFe + S FeS56g 32g 88g12g X Y X=12gx32g/56g =6,85g exceso= 8g-6,85g= 1,15g

Calculo de la masa de sulfuro ferroso obtenido

Y= 12gx88g/56g= 18,85g

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PORCENTAJE DE PUREZA DE UNA MUESTRA QUIMICAEn una reacción química solo intervienen sustancias químicamente puras, las impurezas no reaccionan por lo tanto en los cálculos estequiometricos solo se trabajan con la parte pura de la muestra química .

% Pureza= Cantidad de sustancia pura x 100 Cantidad de sustancia impura

RENDIMIENTO O EFICIENCIA DE UNA REACCION PARA OBTENER UN PRODUCTO (%R)Rendimiento Teórico: Es la cantidad máxima de un producto obtenido cuando se ha consumido totalmente (100%) el reactivo limitante, esta cantidad se determina en base a la ecuación química balanceada es decir por estequiometria.Rendimiento Real: Es la cantidad obtenida de un producto en la practica o en forma experimental cuando se ha consumido totalmente el reactivo limitante

% Rendimiento= Cantidad real x 100 Cantidad Teórica

Problemas de Aplicación1-El oxigeno tiene tres isótopos 8O16 , 8O17 y 8 O18 con masa atómicas relativas de 15,9949 uma ,16,9991uma y 17,9992uma respectivamente, la abundancia de 8O16 , 8O17 y 8 O18 son:99,76%, 0,035% y 0,21% ¿Cual es la masa atómica promedio del oxigeno?

2-Cuántos At-g hay en:200 g de Ca; 250 g de Fe;1 5,9 g de O3-Cuántos gramos pesan:2,0 At-g de Mg;2,5 At-g de Na ;2,4 At-g de S 4-Hallar el número de moles en:490 g de H2SO4 ; 100 g de CaCO3

5-Cuántos gramos representan:30 moles de NH3; 0,8 moles de H2 ;1,75 moles de KNO3

6-¿Qué volumen (L) ocupan en C.N. 88 g de C3H8 ;100 g de N2 7-¿Cuántos gramos pesan, en C.N.;44,8 L de NH3 ;100 L de O2

8-¿Cuántas moléculas de Hidróxido de Sodio habrá en 400g? 9- ¿Cual es la masa molecular de los siguientes compuestos?:H2SO4 ;C12H22011 ;C2H5OH

10-¿Cuanto pesa un átomo de carbono en gramos?11-Una medalla de plata pesa 10,8g ¿Cuántos átomos de plata contiene ? mA (Ag)= 108 uma12-Se tiene una muestra de 800g de calcio ¿Cuántos átomos gramos contiene? mA del calcio= 40uma

13-¿Cuanto pesa en gramos una molécula de agua? M H20= 18uma14-Un terrón de azúcar (C12H22O11) pesa 68,4 g ¿Cuántos mol g de azúcar contiene dicha muestra?

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15-Hallar el porcentaje en masa de los elementos que constituyen al carbonato de sodio Na2(CO3)

16-Cual es el porcentaje de la agua en el yeso CaSO4 2H2O ¿Cuál es el porcentaje en masa del calcio

17-Se somete a fermentación 360g de glucosa (C6H1206) según la siguiente reacción:C6H12O6 C2H5OH + CO2

Se obtuvo así 150g de alcohol etilico (C2H5OH) ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de la reacción para obtener alcohol?

18-.¿Cuántos gramos de Fe se obtienen a partir de 800 g de un mineral que contiene 80 % de Fe2O3 ?

19-¿Cuántos átomos existen en 800 gramos de potasio? m.A. K = 39.20-Al calentar 200g de piedra caliza (carbonato de calcio impuro) con 80% de pureza. ¿Qué masa de cal viva (CaO) se obtiene?

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