REACCIÓN QUÍMICA: proceso en el cual una o varias sustancias cambian para formar sustancias nuevas
LEY DE LAVOISIER: “Los átomos no se crean ni se destruyen durante cualquier reacción química”. Los cambios que ocurren durante la reacción solo modifican el arreglo de átomos, pero no su cantidad.
LA REACCION QUIMICA SE REPRESENTA POR MEDIO DE LA ECUACIÓN QUÍMICA
Ecuación química Representación que indica los cambios que ocurren durante la reacción química. REACTIVOS
N2
+
3 H2
PRODUCTOS Fe2O3 1000 °C 500 atm
2 NH3
COEFICIENTES Ley de la conservación de la masa. Una ecuación química ha de tener el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados de la flecha. Se dice entonces que la ecuación está balanceada.
Ecuación química Estado de los reactivos y productos: indica el estado físico.
N2 (g) + 3 H2 (g)
Fe2O3 1000 °C 500 atm
Se utilizan los símbolos (g) para gas (l) liquido (s) solido (ac) soluciones acuosas (agua)
2 NH3 (g)
Balancear ecuaciones químicas 1. Determinar reactivos y productos 2. Escribir la ecuación química reactivos productos 3. Balancear la ecuación (método de prueba y error) Probar diferentes coeficientes para que el número de átomos de cada elemento sea igual en ambos lados de la ecuación. (No se pueden modificar los subíndices de las fórmulas). Empezar con los elementos que aparecen una sola vez en cada lado de la ecuación con igual número de átomos. Luego buscar los elementos que aparecen sólo una vez en cada lado de la ecuación, pero con diferente número de átomos. Por último se balancean los elementos que aparecen en dos o más fórmulas del mismo lado de la ecuación.
4. Verificar la ecuación igualada: mismo número total de átomos de cada tipo en ambos lados de la flecha de la ecuación.
Ejemplo Consideremos la combustión del gas butano (C4H10) en el aire. Esta reacción consume oxígeno (O2) y produce agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). 1. Escribir reactivos y productos 2. Equilibrar átomos de C 3. Equilibrar átomos de H 4. Equilibrar átomos de O 5. Verificar
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Resolver el problema 30
Ecuación química 2 C 2H 6 + 7 O 2
4 CO2 + 6 H2O
Los coeficientes estequiométricos enteros indican la proporción en MOLES o en moléculas que existe entre las sustancias intervinientes en la reacción.
C2H6 + 7/2 O2
2 CO2 + 3 H2O
Los coeficientes estequiométricos fraccionarios indican la proporción en MOLES que existe entre las sustancias intervinientes en la reacción.
Información cualitativa y cuantitativa de la ecuación química 2 C 2H 6 + 7 O 2 Macroscópica 6.023x1023
Microscópica
4 CO2 + 6 H2O
2 moles
7 moles
4 moles
6 moles
2 x 30 g
7 x 32 g
4 x 44 g
6 x18 g
2 x NA molec.
7 x NA molec.
4 x NA molec.
6 x NA molec.
2 moléc.
7 moléc.
4 moléc.
6 moléc.
2x 30 uma 7x 32 uma 4x 44 uma 6x 18 uma
Estequiometría Estudio cuantitativo de reactivos y productos en una reacción química Ejemplo Escribir la ecuación química correspondiente a la reacción de hidróxido de sodio con ácido sulfúrico para dar sulfato de sodio. ¿Cuántos moles de ácido reaccionan con 30.0 g de hidróxido? ¿Cuántas moléculas de la sal se obtienen?
Reglas para realizar cálculos estequiométricos
1. Identificar reactivos y productos 2. Escribir la ecuación química 3. Balancear la ecuación química
4. Realizar el calculo
Exceso y defecto, reactivo limitante Cuando uno de los reactivos se ha consumido totalmente
la reacción química se detiene
REACTIVO LIMITANTE reactivo que se ha consumido en su totalidad REACTIVOS EN EXCESO reactivos presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad del reactivo limitante Cálculos
REACTIVO
estequiométricos
LIMITANTE
Ejemplo 20 g de ácido clorhídrico se vierten sobre 30 g de hidróxido de calcio. a)¿Cuántos moles de cloruro de calcio se formarán? b)¿Cuántos gramos del reactivo en exceso quedan sin reaccionar?
Reglas para realizar cálculos estequiométricos
1. Identificar reactivos y productos 2. Escribir la ecuación química 3. Balancear la ecuación química
4. Identificar reactivo limitante 5. Realizar el calculo
PUREZA
La mayor parte de las sustancias que se emplean en el laboratorio (reactivos) no son 100% puras, poseen una cantidad determinada de otras sustancias no deseadas llamadas impurezas.
Ejemplo 1: Consideremos una muestra de NaCl 99,4%. Calcule la masa de NaCl y la de impurezas presentes en 10 g.
Ejemplo 2: Se hacen reaccionar 30g de hidróxido férrico comercial (90% de pureza) con 100g de ácido sulfúrico comercial (80% de pureza). Calcular los gramos de sal obtenidos.
Reglas para realizar cálculos estequiométricos
1. Identificar reactivos y productos 2. Escribir la ecuación química 3. Balancear la ecuación química
4. Calcular la cantidad utilizando la pureza 5. Identificar reactivo limitante 6. Realizar el calculo
de
reactivos
puros
RENDIMIENTO Cantidad teórica La máxima cantidad de producto que se obtiene si reacciona todo el reactivo limitante
>
Cantidad real La cantidad de producto que se obtiene realmente en una reacción
• Difícil recuperación del producto • Reacciones secundarias
RENDIMIENTO
Rendimiento % =
cantidad obtenida cantidad esperada
x 100
masa obtenida masa esperada
x 100
moles obtenidos moles esperados
x 100
En masa Rendimiento % =
En moles Rendimiento % =
Ejemplo: En una prueba del motor de un automovil para controlar la combustión de 1.00 l ( = 702 g) de octano (C8H18) bajo determinadas condiciones , se producen 1.84 kg de dióxido de carbono. ¿Cuál es el rendimiento porcentual de dióxido de carbono?
Reglas para realizar cálculos estequiométricos
1. Identificar reactivos y productos 2. Escribir la ecuación química 3. Balancear la ecuación química
4. Calcular la cantidad de reactivos puros utilizando la pureza 5. Identificar reactivo limitante 6. Realizar el calculo teniendo rendimiento de la reacción.
en
cuenta
el
EQUIVALENTE QUÍMICO Y PESO EQUIVALENTE Peso Equivalente (Peq): Cantidad química que se define según las características de la sustancia involucrada (acido, base, sal) y la reacción química en la cual participa.
Según sea la sustancia: Peq ÁCIDO = PM / n° H+ liberados por molécula Peq HIDRÓXIDO = PM / n° OH- liberados por molécula
Peq SAL = PM / n° cargas (+/-) por molécula Peq = PM / n : un mol tiene n equivalentes químicos
Equivalente químico: cantidad de una sustancia que contiene el peso equivalente de la misma. 1 Molec-g (1 mol)
MMR g
1 Eq-g
Peq g
Toda reacción química ocurre Equivalente a Equivalente
a moles de A + b moles de B 1 Eq de A + 1 Eq de B
c moles de C 1 eq de C
Ejemplo: Calcular cuántos equivalentes hay en 150 g de ácido sulfúrico. ¿Cuántos gramos de hidróxido de sodio se necesitan para que reaccione todo el ácido?