Estequiometra

1. Introduccin2. Estequiometra3. MOL4. Volumen molar de un gas en condiciones normales5. Las Reacciones Qumicas6. Reacciones de xido - reduccin7. Gases8. Conclusin9. Bibliografa

IntroduccinLaEstequiometraes la parte de laqumicaque se refiere a la determinacin de las masas de combinacin de las substancias en una reaccin qumica, hace referencia al nmero relativo de tomos de varios elementos encontrados en una sustancia qumica y a menudo resulta til en la calificacin de una reaccin qumica, en otras palabras se puede definir como la parte de la Qumica que trata sobre las relaciones cuantitativas entre los elementos y los compuestos en reacciones qumicas.Para entender mejor a esta rama de la qumica, es necesario establecer algunos conceptos como lo es; mol que se define como la cantidad demateriaque tiene tantos objetos como el nmero de tomos que hay en exactamente en 12 gramos de 12C, as como tambin La reaccin qumica se define como, elprocesomediante el cual una o ms sustancias sufren un proceso de transformacin; entre otras definiciones importantes las cuales se estar desarrollando de una manera ms explcita y detallada en la siguienteinvestigacinrealizada.EstequiometraEs elclculode las relaciones cuantitativas entre reactantes1(o tambin conocidos comoreactivos) yproductosen el transcurso de unareaccin qumica. Estas relaciones se pueden deducir a partir de lateoraatmica. La estequiometra esla cienciaque mide las proporciones cuantitativas o relaciones de masa de los elementos qumicos que estn implicados.PrincipioEn unareaccin qumicase observa una modificacin de las sustancias presentes: losreactivosse consumen para dar lugar a los productos.Aescalamicroscpica, la reaccin qumica es una modificacin de losenlacesentretomos, por desplazamientos de electrones: unos enlaces se rompen y otros se forman,pero los tomos implicados se conservan. Esto es lo que llamamos laleyde conservacin de la masa, que implica las dosleyessiguientes: la conservacin del nmero de tomos de cada elemento qumico la conservacin de la carga totalLas relaciones estequiomtricas entre las cantidades de reactivos consumidos y productos formados dependen directamente de estas leyes de conservacin, y estn determinadas por la ecuacin (ajustada) de la reaccin.MOLEs uno de los ms importantes en la qumica. Su comprensin y aplicacin son bsicas en la comprensin de otros temas. Es una parte fundamental dellenguajede la qumica. Cantidad de sustancia que contiene el mismo nmero de unidades elementales (tomos, molculas, iones, etc.) que el nmero de tomos presentes en 12 g decarbono12. Cuando hablamos de un mol, hablamos de un nmero especfico de materia. Por ejemplo si decimos una docena sabemos que son 12, una centena 100 y un mol equivale a6.022x10 Este nmero se conoce comoNmero de Avogadroy es un nmero tan grande que es difcil imaginarlo.Un mol de azufre, contiene el mismo nmero de tomos que un mol de plata, el mismo nmero de tomos que un mol de calcio, y el mismo nmero de tomos que un mol de cualquier otro elemento.1 MOL de un elemento = 6.022 x 10 tomos

Si tienes una docena de canicas devidrioy una docena de pelotas de ping-pong, el nmero de canicas y pelotas es el mismo, pero pesan lo mismo? NO. As pasa con las moles de tomos,son el mismo nmero de tomos, pero la masa depende del elemento y est dada por la masa atmica del mismo.Para cualquierELEMENTO:1 MOL = 6.022 X 10 TOMOS = MASA ATMICA (gramos)

Ejemplos:MolestomosGramos(Masa atmica)

1 mol de S6.022 x 10 tomos de S32.06 g de S

1 mol de Cu6.022 x 10 tomos de Cu63.55 g de Cu

1 mol de N6.022 x 10 tomos de N14.01 g de N

1 mol de Hg6.022 x 10 tomos de Hg200.59 g de Hg

2 moles de K1.2044 x 10 tomos de K78.20 g de K

0.5 moles de P3.0110 x 10 tomos de P15.485 g de P

En base a la relacin que establecimos entre moles, tomos y masa atmica para cualquier elemento, podemos nosotros convertir de una otra unidad utilizando factores de conversin. Ejemplos:Cuntas moles dehierrorepresentan 25.0 g de hierro (Fe)?Necesitamos convertir gramos de Fe a moles de Fe. Buscamos la masa atmica del Fe y vemos que es 55.85 g. Utilizamos el factor de conversin apropiado para obtener moles.25.0gFe(1 mol55.85g)=0.448 moles FeLa unidad del dato y del denominador del factor de conversin debe ser la misma

Volumen molar de ungasen condiciones normalesEn ciertas ocasiones depresinytemperatura, es posible que la mayora de las sustancias existan en alguno de los tres estados de la materia: solido, lquido y gaseoso. Por ejemplo,el aguapuede estar enestadoslido como hielo, en estado lquido como enaguao en estado gaseoso como vapor. Las propiedades fsicas de una sustancia dependen a menudo de su estado.Losgasesson en diversos aspectos mucho ms sencillos que los lquidos y los slidos. Elmovimientomolecular de los gases resulta totalmente aleatorio, y las fuerzas de atraccin entre sus molculas son tan pequeas que una se mueve en forma libre y fundamentalmente independiente de las otras. Sujetos a cambios de temperatura y presin, los gases se comportan en forma ms previsible que los slidos y los lquidos. Las leyes que norman estecomportamientohan desempeado una importantefuncinen eldesarrollode la teora atmica de la materia y la teora cintica molecular de los gases.De acuerdo con lo anterior se llega avolumenmolar de un gas, que es el volumen ocupado por un mol de cualquier gas en condiciones normales de presin y temperatura.Las condiciones de 0C (273.15 K) Y 1atm(760 mm de Hg) se denominan temperatura y presin estndar y, a menudo se abrevian TPE.Es decir, un mol de cualquier gas, en condiciones normales, ocupa siempre el mismo volumen; este volumen es el volumen molar y es 22,4 litrosLo anterior se determino a travs deexperimentoscomo el siguiente: Un gas, como elHidrgenocuyadensidades de 0.09 gramos por litro y su masa molecular es de 2.016 gramos, el cociente de 2.016 entre 0.09 gramos por litro resulta 22.4 litros.Al igual que muchas otros acuerdos internacionales en laciencia, la IUPAC (en qumica) entre otrasorganizacionesrecomendaron el uso de este par de medidas como condicin estndar.APLICACIONESLas principales aplicaciones de volumen molar de un gas es que resulta muy til para determinar la masa molar de un gas o de sustancias que se pueden evaporar con cierta facilidad. Si conocemos el volumen y la masa de un gas en condiciones normales, podemos conocer la masa molar de dicho gas. Adems, la densidad de un gas la podemos conocer gracias a la divisin de la masa molar de un gas por su volumen molar.Un ejemplo son los globos meteorolgicos que son lanzados a diario desde las estaciones meteorolgicas en todo el pais. Los globos empiezan a cierta presin, temperatura y volumen, pero una vez que suben, esas tresvariablesvan cambiando en relacin al entorno.Al poneraireen una llanta, o en un baln, la presin se incrementa aadiendo ms aire (molculas) por que el volumen se mantiene igual.Clculo del volumen molar del gas (VM)Vg = volumen de gas recogido (se mide en la experiencia)mO2= masa deoxigenoliberado (se mide en la experiencia).Ejemplo: Qu volumen ocupan 30 gramos de gasnitrgeno:N2, a cero grados centgrados y una atmsfera de presin? Masa atmica del nitrgeno= 14,0067.Haciendo laregla de tres:

Despejando x:

Que es el volumen ocupado por 30 gramos de nitrgeno a cero grados centgrados y una atmsfera de presin.Cunto pesan 50 litros de gasoxgenoO2, a cero grados centgrados y una atmsfera de presin? Masa atmica del oxgeno = 15,9994.Porregla de trestenemos que:

Que es el peso en gramos de 50 litros de oxgeno en condiciones normales: cero grados Celsius y una atmsfera de presin.Las Reacciones QumicasLasreacciones qumicassonprocesosen los que una o ms sustancias se transforman en otra u otras con propiedades diferentes. Para que pueda existir una reaccin qumica debe haber sustancias que reaccionan y sustancias que se forman. Se denominar reaccionante o reactivo a la sustancia qumica que reacciona. A las sustancias que se generan debido a una reaccin qumica se les denomina sustancia resultante oproductoqumico. Los cambios qumicos alteran laestructurainterna de las sustancias reaccionantes.Generalmente, se puede decir que ha ocurrido una reaccin si se observa que al interactuar los "supuestos" reaccionantes se da la formacin de un precipitado, algncambiode temperatura, formacin de algn gas, cambio de olor o cambio decolordurante la reaccin.A fin de expresarmatemticauna reaccin qumica se hace necesario utilizar una expresin en la cual se sealan los reactivos y los productos. Esta expresin recibe el nombre de ecuacin qumica.Existen cuatro tipos de reacciones:a) Combinacinb) Descomposicinc) Desplazamientod) Doble combinacinLas reacciones tambin pueden ser clasificadas en a) Reaccin qumica homognea y b) Reaccin qumica heterognea. El estudio de la rapidez con la que se efecta una reaccin qumica, consumiendo reaccionantes qumicos y liberando productos qumicos, se denomina cintica qumica. Se puede expresar la rapidez de reaccin como la relacin que se presenta entra la masa de reaccionante consumida ytiempoque dura la reaccin. Tambin se puede tomar la rapidez de reaccin como la relacin existente entre la masa formada de producto y el tiempo de reaccin.Existen varios factores que puede acelerar la rapidez de la reaccin qumica. Por ejemplo, si la concentracin de los reaccionantes aumenta, esto traer como consecuencia que se incremente la rapidez de la reaccin qumica. De forma parecida si la superficie de contacto entre los reaccionantes aumenta, tambin se ver un efecto de aumento de lavelocidadde reaccin qumica. Otro factor que incrementa la rapidez de la reaccin qumica es el cambio de la temperatura. Los catalizadores positivos y los catalizadores negativos tambin incidirn en el aumento o la disminucin de la rapidez de la reaccin qumica.Reacciones de xido - reduccinLas reacciones de xido - reduccin o REDOX son aquellas donde est involucrado un cambio en el nmero de electrones asociado a untomodeterminado, cuando este tomo o el compuesto del cual forma parte se transforma desde un estado inicial a otro final.La gran mayora de las reacciones redox ocurren con liberacin de energa. Por ejemplo: lacombustindecompuestos orgnicosque proporciona energa calrica, las reacciones que se realizan en una pila o batera, donde la energa qumica es transformada enenerga elctrica, y las reacciones ms importantes, desde el punto de vista de nuestro curso, que ocurren a nivel delmetabolismode un ser viviente. Como losalimentosson substancias reducidas, el organismo las oxidada controladamente, liberando energa en forma gradual y de acuerdo a sus requerimientos. Esta energa es transformada en energa qumica en forma de ATP, la cual es utilizada para todos los procesos endergnicos que ocurren en los organismos.Un tomo neutro cualquiera tiene un nmero definido de electrones, el cual corresponde al nmero de protones que posee su ncleo; es decir, tiene tantos electrones como elvalorde su nmero atmico.Por ejemplo:H Z = 1; es decir 1 protn y 1 electrnNa Z = 11; es decir 11 protones y 11 electronesI Z = 53; es decir 53 protones y 53 electronesGeneralmente, cuando un elemento determinado se combina a travs de una reaccin qumica, el nmero de electrones que est asociado a l, puede ser mayor o menor que su nmero atmico caracterstico. De aqu nace elconceptode estado de oxidacin o nmero de oxidacin. Lo que simplemente significa, el nmero de electrones en exceso o de dficit que se le asigna a un elemento con respecto a su nmero atmico, cuando forma parte de un compuesto o est en forma de in, siguiendo ciertas reglas:1. Si el nmero de electrones asignado a un elemento es mayor que su nmero atmico, se le confiere una carga formal negativa. Por el contrario, si el nmero de electrones asignado es menor que su nmero atmico, se le otorga una carga formal positiva.Basado en el ejemplo anterior:H+ Z = 1; 1 protn y 0 electrn N Oxid. = +1Na+ Z = 11; 11 protones y 10 electrones N Oxid. = +1I Z = 53; 53 protones y 54 electrones N Oxid. = -12. En los elementos libres o compuestos formados por un mismo tipo de tomos, el nmero de oxidacin de todos ellos es cero. Por ejemplo: Na, H2, S8, P4. Todos ellos tienen N de oxidacin = 0.3. En los iones simples (constituidos por un slo tipo de tomos), el N de oxidacin es igual a la carga del in. Por ejemplo: Al+++, su N de oxidacin es +3; Fe++, su N de oxidacin es +2; Fe+++, su N de oxidacin es +3.4. El N de oxidacin del oxgeno es generalmente -2, cuando forma parte de un compuesto; excepto en los siguientes casos: Cuando forma parte de compuestos llamados perxidos, donde hay enlace O-O. En este caso el N de oxidacin asignado para el oxgeno es -1. Cuando el oxgeno se combina con flor (elemento ms electronegativo que el oxgeno), el N de oxidacin asignado para el oxgeno es +2.5. El N de oxidacin asignado para el hidrgeno es +1 en la mayora de los compuestos. La nica excepcin es en los hidruros, donde el hidrgeno se une a elementos menos electronegativos que l. Por ejemplo: hidruro de sodio (NaH), en estos casos el N de oxidacin asignado para el hidrgeno es -1.6. Los N de oxidacin de los diferentes elementos que conforman una molcula deben coincidir con la carga total de esa molcula. Es decir, la suma de los N de oxidacin de los diferentes tomos que la constituye debe ser igual a la carga total de la molcula. De aqu podemos deducir lo siguiente: En las molculas neutras, la suma de los N de oxidacin de los tomos que la forman debe ser igual a cero. Por ejemplo, H2O, el N de oxidacin del H es +1, como hay dos H, contribuye a la molcula con carga +2. El N de oxidacin del O es -2 y la molcula contiene slo un O; por lo tanto la suma de +2 + (-2) = 0, que corresponde a la carga de una molcula neutra. En los iones que estn formados por ms de un tipo de elemento, la suma de los N de oxidacin de todos los elementos debe ser igual a la carga que posee el in. Por ejemplo, el in dicromato, cuya frmula esCr 2 O 7-2. Los 7 oxgenos contribuyen con una carga aparente de -14, luego el Cr debe aportar con una carga aparente de +12, como los tomos de Cr son 2, cada uno tendr un N de oxidacin de +6:Sea Cr = xCr 2 O 7-2: 2142126xxx-=-=+=+ 2En muchos casos el valor del N de oxidacin corresponde a la valencia de un elemento, pero son conceptos diferentes. Valencia de un elemento es el nmero de enlaces simples que puede formar un tomo; o bien, el nmero de tomos de hidrgeno con que puede combinarse; es un nmero absoluto, no hay un signo asociado a l. En cambio, el nmero de oxidacin representa la carga aparente que tiene un tomo en un compuesto dado y corresponde a un mayor o menor nmero de electrones asociado a l, segn las reglas mencinadas anteriormente. Este nmero puede ser positivo o negativo, dependiendo de la electronegatividad del tomo en particular. Por ejemplo, H2O, la valencia del oxgeno es 2 y su N de oxidacin es -2; En el xido de flor, F2O, la valencia del oxgeno es 2 y su N de oxidacin es +2, porque el flor es ms electronegativo que el oxgeno, entonces se le asigna 1 electrn ms a cada flor con respecto a su N atmico y el oxgeno queda deficiente de esos 2 electrones. El tomo de sodio (Na, cuyo valor de Z = 11) es neutro y tiene un electrn (1 e-) en su ltimo orbital (estado inicial). Cuando reacciona con agua (H2O) para formar hidrxido de sodio (NaOH) e hidrgeno molecular (H2), pierde este electrn y se transforma en in sodio (Na+), que corresponde al estado final segn la siguiente ecuacin: Na(0)+OH 2 Na++OH+H22222La prdida de 1 e- se llama oxidacin. Una semirreaccin de oxidacin est siempre acompaada por una disminucin en el N de electrones del elemento que est siendo oxidado. La disminucin del N de electrones asociado con ese tomo, trae como consecuencia un aumento del N de oxidacin (es ms positivo).Los electrones cedidos por los dos tomos de Na se combinan con dos molculas de H2O para formar una molcula de H2 gas y dos iones OH-. La ganancia de electrones por los hidrgenos del agua se llama reduccin. Una semirreaccin de reduccin est siempre acompaada por un aumento del N de electrones asociado con el elemento que est siendo reducido. Hay disminucin del N de oxidacin.Los electrones en una reaccin de este tipo, son captados por las especies qumicas que se reducen a la misma velocidad con que son cedidos por las especies que se oxidan: es decir, cuando ocurre una oxidacin, hay siempre una reduccin. Estos sonsistemasacoplados, en que ambos procesos se realizan simultneamente.GasesSe denominagasalestado de agregacin de la materiaen el que las sustancias no tienen forma ni volumen propio, adoptando el de los recipientes que las contienen. Las molculas que constituyen un gas casi no son atradas unas por otras, por lo que se mueven en el vaco a gran velocidad y muy separadas unas de otras, explicando as las propiedades: Las molculas de un gas se encuentran prcticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos. Las fuerzas gravitatorias y de atraccin entre las molculas son despreciables, en comparacin con la velocidad a que se mueven las molculas. Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene. Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que las contiene. Pueden comprimirse fcilmente, debido a que existen enormes espacios vacos entre unas molculas y otras.El estado gaseoso es un estado disperso de la materia, es decir , que las molculas del gas estn separadas unas de otras por distancias mucho mayores del tamao del dimetro real de las molculas. Resuelta entonces, que el volumen ocupado por el gas( V)depende de la presin(P), la temperatura(T)y de la cantidad o numero de moles( n).Propiedades Generales De Los Gases. Pequea densidad debida a que en virtud de la ausencia de cohesin entre sus molculas estas se hallan muy alejadas unas de otras existiendo por ello muy poca masa en la unidad de volumen. Son perfectamente homogneos e istropos, es decir, tienen las mismas propiedades en todos sus puntos como consecuencia de lalibertadde sus molculas en todas las direcciones. Tienden a ocupar el mximo volumen (expansibilidad) adoptan la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Son muy compresibles debido a la ausencia de fuerzas de repulsin entre sus molculas. Se mezclan completamente y de manera uniforme cuando estn en el mismo recipiente. Pequeaviscosidadaunque no nula ya que lasaccionesmutuas entre molculas no son totalmente despreciables.Volumen y temperatura de los gases en condiciones normales:TemperaturaEs una medida de la intensidad delcalor, y el calor a su vez es una forma de energa que podemos medir en unidades de caloras. Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno fro, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo fro.K =C + 273

La temperatura de un gas es proporcional a la energa cintica media de las molculas del gas. A mayor energa cintica mayor temperatura y viceversa. La temperatura de los gases se expresa en grados kelvin.VolumenEs el espacio ocupado por un cuerpo.Unidades de volumen:m3=1000 litros litro=1000 centmetros cbicos (c.c) 1c.c=1 mililitro

En una gas ideal (es decir, el gas cuyo comportamiento queda descrito exactamente mediante las leyes que plantearemos ms adelante), el productoPVdividido pornTes una constante, la constante universal de los gases,R. EL valor deRdepende de las unidades utilizadas paraP,V, n y T. A presiones suficientemente bajas y a temperaturas suficientemente altas se ha demostrado que todos los gases obedecen las leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac, las cuales relacionan el volumen de un gas con la presin y la temperatura.Teora Cintica De Los Gases IdealesGas IdealLos Gases que se ajusten a estas suposiciones se llaman gases ideales y aquellas que no se les llaman gases reales, o sea,hidrgeno,oxgeno, nitrgeno y otros. Se dice que un gas tiene un comportamiento como un gas ideal, si a temperaturas suficientemente altas y presiones suficientemente bajas, su densidad es mucho menor que la densidadcrtica.Caractersticas de Gas IdealSe considera que un gas ideal presenta las siguientes caractersticas: El nmero de molculas es despreciable comparado con el volumen total de un gas. No hayfuerzade atraccin entre las molculas. Las colisiones son perfectamente elsticas. Evitando las temperaturas extremadamente bajas y las presiones muy elevadas, podemos considerar que los gases reales se comportan como gases ideales.Ley de BoyleLa ley de Boyle establece que la presin de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente. Esto quiere decir que si el volumen del contenedor aumenta, la presin en su interior disminuye y, viceversa, si el volumen del contenedor disminuye, la presin en su interior aumenta.La ley de Boyle permite explicar laventilacin pulmonar,procesopor el que se intercambian gases entre laatmsfera y los alvolos pulmonares. El aire entra en los pulmones porque la presin interna de estos es inferior a la atmosfrica y por lo tanto existe un gradiente de presin. Inversamente, el aire es expulsado de los pulmones cuando estos ejercen sobre el aire contenido una presin superior a la atmosfrica.De la Ley de Boyle se sabe que la presin es directamente proporcional a la temperatura con lo cual la energa cintica se relaciona directamente con la temperatura del gas mediante la siguiente expresin:Energa cintica promedio=3kT/2.Donde k es la constante de Boltzmann. La temperatura es una medida de energa del movimiento trmico y a temperatura cero la energa alcanza un mnimo (el punto de movimiento cero se alcanza a 0 K).Ley De Los Gases IdealesDado que n y R son constantes para cada gas, la ecuacin puede expresarse de la siguiente forma:

LlamadaLey de Boyle.ConclusinLa Estequiometra nos sirve para calcular y conocer la cantidad de materia de los productos que se forma a partir de los reactivos.Ahora bien, la Estequiometra es de gran importancia para los procesos qumicos, lo que la hace una herramienta indispensable, pues nos permite realizar los clculos necesarios para determinar la masa de cada una de las materias primas que deben mezclarse y reaccionar, para obtener una masa determinada de producto. Adems,problemastan diversos, como por ejemplo, lamedicinde la concentracin de ozono en la atmsfera, elcontrolde lalluvia cida, la determinacin del grado decontaminacinde un ro, la cuantificacin de la clorofila de una planta, elanlisisbromatolgico de un fruto, etc.Tambin se puede decir que, los gases ideales son sistemas que contienen nmeros enormes de tomos o molculas, y la nica forma razonable de comprender sus propiedades trmicas con base en lamecnicamolecular, es encontrar determinadas cantidades dinmicas de tipo promedio y relacionar las propiedades fsicas observadas delsistemacon estas propiedades dinmicas moleculares en promedio.

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