Estequiometría I

Es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre los reactivos y productos en el transcurso de una reacción química. Una reacción química, se produce cuando hay una modificación en la identidad química de las sustancias intervinientes; esto significa que no es posible identificar a las mismas sustancias antes y después de producirse la reacción química, los reactivos se consumen para dar lugar a los productos.

⇝ CÁLCULOS EN REACCIONES QUÍMICAS 

Las unidades utilizadas para los reactivos o productos, ya sean moles, gramos, litros para los gases u otras unidades, para calcular la cantidad de producto formado o reactivo que le dio origen en una ecuación se utilizan moles.

⇝ MÉTODO DEL MOL

Los coeficientes estequiométricos en una ecuación química se pueden interpretar como el número de moles de cada sustancia o como el número de moléculas de cada sustancia.

2CO(ց)         +        O₂(ց)       →       2CO₂(ց)

2 Moléculas         1 Molécula           2 Moléculas

2 Mol                  1 Mol                    2 Moles

PASOS DEL MÉTODO DEL MOL

1. Escribir la ecuación de la reacción. 

2. Balancear la ecuación. 

3. Partir del dato que da el problema .

4. Establecer la reacción de moles entre dos sustancias en un factor estequiométrico basado en la ecuación química.

5. Dar la respuesta en la unidad de medida que solicita el problema.

EJEMPLO

El amoníaco se obtiene de la reacción entre el nitrógeno del aire con una corriente de gas de hidrógeno a determinada presión y temperatura, calcule: 

⇢ La masa en gramos de amoníaco formada a partir de 2.0 moles de nitrógeno. 

⇢ La masa en gramos de nitrógeno necesaria para formar 500.0g de amoníaco. 

⇢ La masa en gramos de hidrógeno necesaria para reaccionar con 10.00 gramos de nitrógeno.

3H₂ + N₂ ➜ 2NH₃    

2 moles N₂ ∗ 2 mol NH₃ ∗ 17.04ց NH₃ = 68.16ց NH₃

                          1 mol N₂       1 mol NH₃ 

500ց NH₃ ∗ 1 mol NH₃ ∗ 1 mol N₂ ∗ 28.02ց N₂ = 411.0915ց N₂

                      17.04ց NH₃   2 mol NH₃   1 mol N₂

10ց N₂ ∗ 1 mol N₂ ∗ 3 mol H₂ ∗ 2.02ց H₂ = 2.1627ց H₂

                 28.02ց N₂    1 mol N₂    1 mol H₂

⇝ VOLUMEN MOLAR

Condiciones de temperatura y presión estándar: 

⇢ T℃ = 0℃ = 273K 

⇢ P = 760mmHg = 1 atm 

Un mol de un gas a TPE (temperatura y presión estándar) ocupa un volumen de 22.4L

EJEMPLO

Se hacen reaccionar 15L de N₂ con suficiente H₂ para producir NH₃ gaseoso. ¿Cuántos litro de amoníaco se forman a TPE? ¿Cuántos litros de H₂ a TPE se necesitan para producir esa cantidad de amoniaco?

N₂(g) + 3H₂(g)  ➜  2NH₃

15L N₂ ∗ 1 mol N₂ ∗ 2 mol NH₃ ∗ 22.4L NH₃ = 30L NH₃

                22.4L N₂     1 mol N₂       1 mol NH₃  

30L NH₃ ∗ 1 mol NH₃ ∗ 3 mol H₂ ∗ 22.4L H₂ = 45L H₂

                    22.4L NH₃   2 mol NH₃    1 mol H₂

Raymond Chang, (2009), Quimica I.