segundo tema estequiometria

ESTEQUIOMETRIA

Ing. Juan Morales EspinozaDepto. Acuicultura

Laboratorio de Microalgas

juan.morales@uantof.cl

Programa módulo ad – hoc

Carrera de Biotecnología

ESTEQUIOMETRIA

Rama de la química que se

encarga del estudio cuantitativo de

los reactivos y productos que

participan en una reacción.

ESTEQUIOMETRIA

Palabra derivada del griego

Stoicheion (elemento)

Metron (medida)

“Es una herramienta indispensable en química”

Aplicaciones: procesos muy diversos a nuestroalrededor y rendimiento en las reaccionesquímicas.

LA ESTEQUIOMETRIA SE BASA EN:

Masas atómicas

Ley de la conservación de la masa.

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA.

“La masa total de todas las sustancias

presentes después de una reacción

química es la misma que la masa total

antes de la reacción”

ANTOINE LAVOISIER (1734-1794)

(1789) “Podemos asentar como axioma

incontrovertible que, en todas las

operaciones del arte y de la

naturaleza, nada se crea; existe una

cantidad igual de materia tanto antes

como después del experimento”

DEFINICIONES:

“Los átomos no se crean ni se destruyen

durante una reacción química”

Reacción: “reacomodo de átomos”.

REACCIÓN QUÍMICA

¿Cómo se usan las fórmulas y ecuaciones

químicas para representar los reacomodos

de los átomos que tienen lugar en las

reacciones químicas?

Las sustancias se pueden representar por

fórmulas, las cuáles nos proporcionan

mucha información.

FÓRMULA MÍNIMA Y MOLECULAR

Una fórmula química expresa las proporciones

relativas de los átomos que constituyen el

compuesto.

Una fórmula molecular, además expresa el número

de átomos de cada elemento que forman una

molécula del compuesto.

Una fórmula mínima es la reducción de una

fórmula molecular o su mínima expresión entera.

EJEMPLO

Benceno.

Fórmula molecular C6H6

Fórmula mínima C H

COMPOSICIÓN ELEMENTAL

Fórmula químicaMasa molar

Se calcula

Masa de los elementos Masa del compuesto

CANTIDAD DE SUSTANCIA

El concepto “cantidad de sustancia”, aparece

en 1971 como una magnitud diferente de la

masa.

Su introducción hace posible “contar” en el

nivel microscópico las entidades

elementales, a partir de las masas o los

volumenes de combinación de las sustancias

que reaccionan.

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

MagnitudNombre de la

unidad

Símbolo de la

unidad

longitud metro m

masa kilogramo Kg

tiempo segundo s

Intensidad de

corrienteamperio A

temperatura kelvin K

Cantidad de

sustanciamol mol

Intensidad

luminosacandela cd

IUPAC (2001)

“cantidad de sustancia” o “cantidad química”

es proporcional al número de entidades

elementales-especificadas por una fórmula

química- de las cuáles la sustancia está

compuesta. El factor de proporcionalidad es

el recíproco de la constante de Avogadro

(6.022 X 10²³ mol -¹).

MOL

Mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0.012 Kg de ¹²C

Pero, ¿cuántos átomos hay en 12g de ¹²C ?

6.022 X 10²³ átomos

MOL

A este número se le conoce como

Número de Avogadro en honor al

Químico Italiano del siglo XIX.

NA= 6.022 X 10²³

CONSTANTE DE AVOGADRO

1 mol de partículas = NA partículas

No= NA partículas/ 1 mol de partículas

No= Constante de Avogadro

EJERCICIO

En el Mundo somos ~

6, 500, 000 000 de personas

¿Cuántas moles de personas somos en

el mundo?

RESPUESTA

1 mol -------------- 6.02 X 1023 personas

X mol ------------- 6.5 X 109 personas

X= 1.079 x 10-14 moles de personas

¡ NI SIQUIERA SOMOS UN MOL !

MOL DE ÁTOMOS: EL MOL NOS DEJA USAR LA BALANZA.

No podemos medir la masa de cada átomo

individualmente, pero si podemos medir la

masa de un grupo representativo de átomos

y compararla con una masa de otro número

igual de un átomo distinto.

6.022 X 10²³ átomos= 1 mol de átomos

ENTONCES

6.022 X 10²³ átomos de Cu= 1 mol de átomos de Cu

6.022 X 10²³ átomos de H = 1 mol de átomos de H

6.022 X 10²³ átomos de Fe = 1 mol de átomos de Fe

MOL Y UMA

Masa atómica del Cu= 63.54

Significa

1 átomo de Cu pesa 63.54 uma

1 mol de átomos de Cu pesa 63.54 g

SI HABLAMOS DE MOLÉCULAS:

6.022 X 10²³ moléculas de NH3 = 1 mol

de moléculas de amoniaco

6.022 X 10²³ moléculas de H20 = 1 mol

de moléculas de agua

SIGNIFICA

1 molécula de NH3 pesa 17 uma

1 mol de moléculas de amoniaco pesan 17 g

1 molécula de H2O pesa 18 uma

1 mol de moléculas de agua pesas 18 g

RELACIÓN DE n CON m, v y N

una sustancia puede expresarse de diferentes

maneras:

Agua Masa m (H2O)= 1 Kg

Volumen V (H2O) = 1 L

cantidad de sustancia n (H2O) = 55.6 mol

número de partículas N(H2O) = 33.5 x 1024

moléculas

EJEMPLO DE RELACIÓN DE n CON m, v y N

Reacciones Químicas

ESTEQUIOMETRIA. 2A. SESIÓN

Reacción química

¿CÓMO NOS DAMOS CUENTA QUE SE PRODUCE

UNA REACCIÓN QUÍMICA?

Cuando al poner en contacto dos o más

sustancias:

Se forma un precipitado

Se desprenden gases

Cambia de color

Se desprende o absorbe energia (calor)

Se percibe un “olor”, etcétera

EJEMPLO DE REACCIÓN QUÍMICA:

Por cada molécula de oxígeno que reacciona

son necesarias dos de hidrógeno para

formar 2 moléculas de agua.

Esto se expresa mediante la ecuación

química:

O2(g) + 2 H2(g) 2 H2O (g)

SU REPRESENTACIÓN GRÁFICA

+

PERO, ¿QUÉ ES UNA REACCIÓN QUÍMICA?

Una reacción química consiste en la “ruptura

de enlaces químicos” entre los átomos de los

reactivos y la “formación de nuevos enlaces”

que originan nuevas sustancias

químicas, con liberación o absorción de

energía.

En toda reacción química la masa se

conserva, es decir permanece constante

REACCIÓN QUÍMICA

¿Cómo se usan las fórmulas y ecuaciones

químicas para representar los reacomodos

de los átomos que tienen lugar en las

reacciones químicas?

Las sustancias se pueden representar por

fórmulas y símbolos, las cuáles nos

proporcionan mucha información.

SÍMBOLOS USADOS EN UNA ECUACIÓN QUÍMICA:

+ se usa entre dos fórmulas para indicar la

presencia de varios reactivos o de varios

productos.

se llama “flecha de reacción” y separa los

reactivos de los productos. Indica que la

combinación de los reactivos “produce”.

SÍMBOLOS USADOS EN UNA ECUACIÓN QUÍMICA:

la doble flecha indica que la reacción

puede ocurrir en ambas direcciones.

la flecha hacia abajo indica la formación

de un precipitado que cae por gravedad al

fondo del vaso de reacción.

SÍMBOLOS USADOS EN UNA ECUACIÓN QUÍMICA:

la flecha hacia arriba indica que se desprende un gas.

(s) indica que la sustancia se encuentra en estado sólido.

(l) indica que la sustancia se encuentra en estado líquido.

(g) indica que la sustancia se encuentra en estado gaseoso.

SÍMBOLOS USADOS EN UNA ECUACIÓN QUÍMICA:

calor

la flecha con una “delta” o la palabra calor encima indica que la reacción requiere energía térmica para llevarse a cabo.

Cualquier “signo” que se ponga encima de la flecha, nos indica que se requiere de este para que la reacción ocurra.

SÍMBOLOS USADOS EN UNA ECUACIÓN QUÍMICA:

(ac) indica que el reactivo o el producto se

encuentra en solución acuosa.

Catalizador, generalmente se coloca encima

de la flecha de reacción y nos indica que

para que se lleve a cabo la reacción se

necesita un catalizador.

CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

¿Ecuación química ?

Es la representación de la reacción

química.

Para iniciar con los cálculos

estequiométricos, es necesario contar con la

ecuación química debidamente

balanceada.

BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS.

MÉTODOS:

Por inspección (tanteo)

Algebraico

Oxido-reducción

Ion-electrón (químico)

HERRAMIENTAS DE LA ESTEQUIOMETRIA

Coeficientes estequiométricos

Razones estequiométricas (parámetros

constantes y universales)

Ejemplo: 2CO(g) + O2(g) 2CO2 (g)

La razón estequiométrica entre el monóxido

de carbono y el oxígeno es

[ 2 moles de CO / 1 mol de O2]

RAZONES ESTEQUIOMÉTRICAS

La razón indica los moles de monóxido de

carbono que se requieren para reaccionar

con un mol de oxígeno.

Otras razones estequiométricas en la misma

ecuación:

[2 moles de CO/ 2 moles de CO2]

[1 mol de O2/ 2 moles de CO2 ]

TIPOS DE CÁLCULOS

ESTEQUIOMÉTRICOS

Moles de reactivos Moles de productos

Masa de

reactivosMoles de

reactivosMoles de

productos

Masa de

reactivos

Moles de

reactivos

Moles de

productosMasa de

productos

ACTIVIDADES EXPERIMENTALES

Medio de cultivo para microalgas marinas:

Solución Mg/L cultivo

KNO3 2.5mM

PO4H2NaH2O 5

SiO3Na2·9H2O* 15-30

Solución de Metales Traza 1mL/L

Solución de Vitaminas 1mL

ACTIVIDADES EXPERIMENTALES

Reacción de absorción de calor:

Reacción en probeta

Ecuación química:

Calcular: 2.5mM de KNO3 cuantos g/L son???

KNO3 + H2O KOH + HNO3