4. Estequiometría Antoine

4. Estequiometría
Antoine-Laurent de Lavoisier
(París, 1743 — París, en la guillotina, 1794 ) fue un químico francés. Se le
considera el padre de la química por sus detallados estudios, entre otros: el
estudio del aire, el fenómeno de la respiración animal y su relación con los
procesos de oxidación, análisis del agua, uso de la balanza para establecer
relaciones cuantitativas en las reacciones químicas estableciendo su famosa
ley de conservación de la masa.
Tema 4: Estequiometría
Gonzalo Mora Pérez
Física y Química 1º Bachillerato
Reacciones químicas
Las reacciones químicas son las transformaciones, mediante una readaptación
de sus enlaces, de reactivos a productos.
Se representan mediante ecuaciones químicas.
Siempre se producen intercambios energéticos.
Algunas reacciones son casi instantánes; otras son muy lentas.
Teoría de las colisiones
Para que se produzca una reacción es necesario que el choque entre moléculas
sea eficaz:
 Que las moléculas reaccionantes
tengan energía suficiente
(generalmente, cinética).
 Que las moléculas que colisionen
lo hagan con la orientación
adecuada.
Teoría del estado de transición
Se admite que la reacción transcurre mediante el
paso previo de formación de un complejo
molecular, en el cual se empiezan a romper los
enlaces de los reactivos y se inicia la formación de
los enlaces de los productos.
A este estado se le denomina estado de transición y al agregado molecular,
complejo activado.
La diferencia de energía que hay entre el estado activado y las moléculas
reaccionantes se llama energía de activación, Ea.
Ecuaciones químicas
Es la representación de reactivos y productos con sus respectivos coeficientes
estequiométricos. Consta de dos miembros: en el primero, se ponen los
reactivos y, en el segundo, los productos o sustancias obtenidas. En la ecuación
química debe figurar exclusivamente las sustancias que sufren transformación
durante el proceso.
IPEP DE HUELVA
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Tema 4: Estequiometría
Gonzalo Mora Pérez
Física y Química 1º Bachillerato
Los coeficientes estequiométricos, son unos números que se colocan delante
de cada uno de los compuestos que intervienen en la reacción, para que se
cumpla la ley de Lavoisier.
PENTANO + OXÍGENO
C5H12 + O2
(AJUSTE): C5H12 + 8 O2
 DIÓXIDO DE CARBONO + AGUA + ENERGÍA
 CO2 + H2O + ENERGÍA
 5 CO2 + 6 H2O + ENERGÍA
Factores de conversión
Es una relación en forma de fracción.
 En los factores de conversión unitarios, el numerador y el
denominador se deben referir a cantidades iguales de una
misma sustancia química.
 En los factores de conversión interactivos, el numerador y
el denominador se refieren a cantidades de distintas
sustancias directamente relacionadas por la ecuación
química.
IPEP DE HUELVA
1 mol de C5 H12
72 g de C5 H12
1 mol de C5 H12
5 moles de CO 2
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Gonzalo Mora Pérez
Física y Química 1º Bachillerato
Cálculos en las reacciones
Rendimiento
Un proceso químico ajustado estequiométricamente describe, de forma teórica,
lo que ocurre en una reacción. En la práctica, las cantidades de productos
obtenidos son menores que las previstas.
rendimiento (%) =
masa de producto obtenido (práctica)
 100
masa del producto teórico
Riqueza
Es la cantidad que de un elemento puro hay en una muestra. Se expresa en
porcentaje.
riqueza (%) =
masa de sustancia pura
 100
masa total de la muestra
Reactivo limitante
Es habitual que cuando realizamos una
reacción química no añadamos todos los
reactivos en cantidades estequiométricas
exactas. Por esto, uno de los reactivos se
consumirá totalmente. El que se consume
primero se llama limitante y, a los otros,
reactivos excedentes. En la ilustración el
limitante es el Fe.
Las disoluciones en las reacciones químicas
Las reacciones químicas se suelen efectuar en estado de disolución por:
 Las sustancias en disolución tienen sus partículas componentes más
separadas, lo que implica que el contacto entre los reactivos sea más
profundo.
 Podemos usar la cantidad de reactivo que queramos pues basta con diluir la
muestra, llegando por ejemplo a ppm (partes por millón), que sería
imposible de pesar.
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Gonzalo Mora Pérez
Física y Química 1º Bachillerato
Formas de expresar la concentración
Una disolución es una mezcla homogénea
entre un soluto (sólido, líquido o gas) y un
disolvente (generalmente líquido, la mayoría de
las veces, agua)
Concentración: proporción entre la cantidad de
soluto y disolución (o disolvente). Por ejemplos:
Tanto por ciento(%) =
Gramos por litro =
masa de soluto
 100
masa disolución
masa de soluto (g )
volumen de disolución (L)
Molaridad =
moles de soluto
n
; es decir: M =
volumen de disolución
V
Molalidad =
moles de soluto
kg de disolvente
Fracción molar =
Normalidad =
moles de soluto
; es decir: χ s
moles de disolución
equivalente-gramo de soluto
; se cumple que: N = M  val
volumen de disolución (L)
La normalidad es un término en desuso. El quivalente-gramo es la cantidad de
un elemento o compuesto, que se combina o reemplaza a 1,008 g de hidrógeno.
La valencia de un ácido coincide con el nº de H que intercambian y el de una
base, con el nº de OH.
Reacciones de neutralización ( o de valoración)
Se basa en una reacción de neutralización en la que
cada ion H+ es neutralizado por un ion OH-, para formar
una molécula de H2O.
Se cumple:
nº equivalente ácido = nº equivalente base
VácidoNácido = VbaseNbase
VácidoMácido valenciaácido= VbaseMbasevalenciabase
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Clasificación de las reacciones químicas
Las reacciones químicas se pueden clasificar atendiendo a diferentes criterios.
 Energético
Exotérmica: CH4 +O2
 CO2 + 2 H2O
+ Energía
Endotérmica: HgO + Energía  Hg + ½ O2
 Partícula intercambiada
Ácido-base (transferencia de protones): HCl + NaOH  NaCl + H2O
Red-ox (transferencia de electrones): Fe + S FeS
Precipitación (transferencia de iones): NaCl + AgNO3  AgCl  + NaNO3
 Estructural
Síntesis o combinación: Cl2 + H2  2HCl
Descomposición: 2 KClO3
 2 KCl + 3O2
Sustitución: Zn + CuSO4  ZnSO4 + Cu
 Cinético
Rápida: C3H8 + 5 O2  3 CO2 + 4 H2O
Lenta: C + O2  CO2
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Física y Química 1º Bachillerato
Energía de un proceso químico
La ruptura y formación de nuevos enlaces lleva asociada una determinada
variación en la cantidad de energía almacenada en ellos.
Reacción exoenergética, cuando desprende algún tipo de energía. Si es calor,
se llama exotérmica.
N2(g) + 3 H2(g)

2 NH3 (g) + Energía
Reacción endoenergética, cuando necesita de un aporte energético externo
para poder llevarse a cabo. Si es calor, se llama endotérmica.
CO2 (g) + Energía

C (s) + O2 (g)
Si a una reacción química se le añade la información del estado en que se
encuentran los reactivos y los productos así como la energía intercambiada con
el entorno, tenemos una ecuación termoquímica.
N2(g) + 3 H2(g)

2 NH3 (g) + 92,2 kJ/mol
Reacciones de combustión
Se caracteriza por la presencia de oxígeno y el desprendimiento de calor.
La reacción no progresa en ausencia de O2 , se
inicia con una chispa y se libera gran cantidad de
calor.
La combustión de hidrocarburos siempre genera
CO2 y H2O. En su ajuste se empieza por los C, se
sigue con los H y se termina con los O.
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