Ecuaciones o Reacciones Qumicas R J Lobo Jcome

Ecuaciones o Reacciones Químicas R. J. Lobo Jácome Química

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¿Calcular la fórmula empírica para un compuesto que presenta la siguiente composición en peso: K 26. 5%, Cr 35. 4% y el resto es oxígeno? Elemento K Cr O % 26. 5 35. 4 38. 1 w 26. 5 35. 4 38. 1 P. A. 39. 1 52 16 at-g 0. 677 0. 68 2. 381 Relación 1 x 2 1. 004 x 2 3. 5 x 2 2 2 7 K 2 Cr 2 O 7 Con la fórmula del compuesto se puede hallar la relación porcentual de cada uno de los elementos. Así: Fórmula molecular= fórmula mínima= Al 2 O 3. Elemento Relación átomos P. A. Masa por fórmula % Al O Suma 2 3 27 16 54 48 102 52. 9 47. 1 R. J. Lobo Jácome Química

CALCULOS QUIMICOS Y LEYES PONDERALES -. Los símbolos, serían las letras del lenguaje de la química -. Las fórmulas, son las palabras de dicho lenguaje. Con el conocimiento acerca de la composición de las sustancias y sus relaciones de átomo y de elementos. -. Las Ecuaciones Químicas, serán las frases que darán la información. A + B ─────→ C + D describe el proceso químico Reactivos Productos Para describir las ecuaciones o reacciones químicas deben cumplir una serie de leyes, que relacionan reactivos y productos. Estas leyes que rigen las ecuaciones o transformaciones químicas, : -. Leyes Ponderales -. Leyes Volumétricas. Las leyes Ponderales, establecen relaciones en peso entre los reactivos y los productos; abarca las leyes: -. Ley de conservación de la masa -. Ley de las proporciones definidas o constante -. Ley de las proporciones múltiples. Las leyes volumétricas, relacionan el volumen entre reactivos y productos, las combinaciones de los gases. R. J. Lobo Jácome Química

Ley de la CONSERVACIÓN DE LA MASA. En un cambio químico no existe destrucción de los átomos, sino un reordemanienbto de los mismos. A. Lavosier establece “ la materia no se crea ni se destruye, sino que sufre cambios de una forma a otra”. En una reacción química, la suma de los pesos de los reaccionantes es exactamente igual a la masa de los pesos de los productos. H 2 SO 4 + Na. OH → Na. HSO 4 + H 2 O 98 + 40 → 120 + 18 138 También puede ser planteado así: = 138 H 2 SO 4 + 2 Na. OH → Na 2 SO 4 + 2 H 2 O 98 + 2(40) → 142 + 2(18) 178 = 178 El balance para cada uno de los átomos, consideremos esta última y tendremos: Reactivos 2 1 2+2 4+2 R. J. Lobo Jácome Átomo Na S H O Productos 2 1 2(2) 4+2 Química

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Ley de la COMPOSICIÓN DEFINIDA. Conocida también como ley de las proporciones definidas o ley de la composición constante. Enuncia que cuando dos o más elementos se combinan para formar un compuesto, lo hacen en una relación o proporción definida de números enteros de átomos. En 1800 Proust efectuó una observación que para la molécula de agua, siempre se tendrá un 11. 1% de hidrógeno y un 88. 9% de oxígeno en peso no importando cual sea el estado del agua. Define la ley de las proporciones definidas, como la relación en peso de los elementos presentes en cualquiera de los compuestos idéntico es siempre la misma. O para el oxido de estaño, puede ser el óxido o el dióxido de estaño se tendría: Elemento Sn O % 88 12 W(g) 88 12 P. A. 118. 7 16 Átomog 0. 74 0. 75 Relación 1 1 Para el ejemplo de dióxido de estaño, tendremos: Elemento Sn O R. J. Lobo Jácome % 79 21 W(g) 79 21 P. A 118. 7 16 Átomg 0. 66 1. 31 Relación 1 1. 98≈2 Química

De una ecuación o reacción química expresada se puede lograr la mayor cantidad de información cuantitativa, si se tiene el siguiente ejemplo: H 2(g) + Cl 2(g) → 2 HCl (g) Donde tenemos: 1 molécula Hidrógeno 1 mol de moléculas H 6. 022 x 1023 moléculas H 2(1. 008) g H 2 átomo de H 1 pfg 1 molécula de Cloro 1 mol de moléculas Cl 6. 022 x 1023 moléculas Cl 2(35. 5) g Cl 2 átomos de Cl 1 pfg 2 moléculas de HCl 2 mol de moléculas HCl 2(6. 022 x 1023) moléculas HCl 2(1+35. 5) g HCl 2 moléculas HCl 2 pfg Es de anotar que las fórmulas químicas indican: -. La clase de elementos que integran el compuesto. -. La cantidad de átomos de cada elemento que forma la molécula. -. El peso molecular del compuesto. -. La proporción en peso de los elementos que forman la molécula (compuesto) -. Un mol de moléculas o sea NA = 6. 022 x 1023 moléculas -. El nombre químico del compuesto -. Si es gas el compuesto: 22. 4 litros medido a C. N. (condiciones normales) o también 22. 4 dm 3. R. J. Lobo Jácome Química

Fórmula Molecular. Expresa el número de átomos real de cada elemento que hay en la molécula. Para hallarla se requiere el peso molecular del compuesto, que es simplemente la suma de los pesos átomos que lo constituyen. Un compuesto tiene el siguiente porcentaje: 40% C, 6. 6% H y 53. 4% O. El peso molecular del compuesto experimentalmente es 180, determinar su fórmula empírica(mínima) y molecular? Elemento C H O % w 40 6. 6 53. 4 P. A. 40 6. 6 53. 4 12 1 16 Átomos 3. 33 6. 6 3. 3 Relación 1 2 1 La fórmula mínima sería: CH 2 O Donde n (formula mínima) = fórmula molecular = P. M. n (CH 2 O) = 180 n (12 x 1+1 x 2+16 x 1) = 180 n (30) = 180 n= 180/30 = 6 Donde la fórmula molecular sería: C 6 H 12 O 6 R. J. Lobo Jácome Química

Ejercicio. Al analizar 13. 8 gramos de una sustancia desconocida se obtuvieron los siguientes resultados: 0. 6 moles de átomos de carbono, 1. 8 g de H, 1. 806 x 1023 átomos de O y 0. 3 moles de compuesto ¿Calcular la fórmula empírica? ¿Su fórmula molecular? Elemento C H O P. A. 12 1 16 at-g 0. 6 1. 8 0. 299 Relación 2 6 1 R. J. Lobo Jácome Química

ECUACIÓN QUÍMICA Estos cambios químicos o procesos se expresan por una ecuación química o reacción química, de esta se puede lograr la mayor información. Para que una ecuación química represente correctamente a una reacción química debe cumplir: 1 -. Contener información obtenible experimentalmente. 2 -. Cumplir con la ley de la conservación de la masa 3 -. Cumplir con la ley de la conservación de las cargas eléctricas. En las reacciones donde aparecen iones, la suma de las cargas debe ser igual en ambos miembros. Sn +4 + 2 Fe+2 → 2 Fe+3 + Sn+2 , es decir, 8=8 4 -. Cumplir con la ley de la conservación de la energía Reacción Exotérmica, aumenta la temperatura Reacción endotérmica, disminuye la temperatura R. J. Lobo Jácome Química

reacciones químicas se puede clasificar en dos grandes grupos: -. Reacciones en las cuales no ocurre transferencia de electrones -. Reacciones en las cuales existe transferencia de electrones de unos a otros átomos. Reacciones donde no existe transferencia de electrones, se da la unión o separación de iones o moléculas, por ejemplo, las reacciones de neutralidad, reacciones ácido base. Como ejemplo: Ag. NO 3 + Na. Cl → Ag. Cl + Na. NO 3 H 2 SO 4 + 2 Na. OH → Na 2 SO 4 + 2 H 2 O En las reacciones donde existe transferencia de electrones de un átomo a otro se denominan REDOX. Ejemplo: H 2(g) + O 2(g) → H 2 O Fe + S → Fe. S Cuando hay pérdida de electrones, ocurre oxidación y actúa como agente reductor; mientras si hay ganancia de electrones ocurre la reducción y actúa como agente oxidante Cuando se trabaja con reacciones químicas es indispensable tener en cuenta algunas limitaciones: 1 -. Las ecuaciones químicas representan reactivos y productos sin tener en cuenta etapas intermedias R. J. Lobo Jácome Química

2 -. La ecuación no informa sobre la velocidad a la cual ocurre la reacción, esta se debe determinar experimentalmente 3 -. Generalmente los reactantes son impuros y los productos no se logran puros, influyendo en el rendimiento final. 4 -. Se puede producir y ocurrir reacciones secundarias dando lugar a rendimientos inferiores al teórico. R. J. Lobo Jácome Química

5 -. Usualmente, una de las sustancias reaccionantes se consume totalmente quedando parte de las otras sustancias reactantes sin reaccionar. La sustancia que se termina limita la formación de los productos y se denomina Reactivo Límite. 6 -. En algunos casos, ninguno de los reaccionantes se consume totalmente, no se forma más productos y se llega al equilibrio. La reacción no es completa, el rendimiento es menor que el teórico y se representa con doble flecha. PCl 5 ↔ PCl 3 + Cl 2 CH 3 COOH + Na. OH ↔ CH 3 COONa + H 2 O BALANCEO DE LAS ECUACIONES. Existen varios métodos para balancear ecuaciones, estos son: TANTEO O SIMPLE INSPECCIÓN. Método de OXIDO-REDUCCIÓN. Método de NUMERO DE OXIDACIÓN Método de MEDIAS REACCIONES o del IÓN ELECTRÓN R. J. Lobo Jácome Química

ESTEQUIOMETRIA. Cálculos químicos a partir de las ecuaciones balanceadas. La estequiometria relaciona los cálculos de materiales consumidos o producidos en una reacción química. . Etimológicamente, la palabra estequiometria (del griego stoicheon= elemento) significa la medición de las cantidades de los elementos; se pueden relacionarlos cálculos a partir de la ecuación químicamente balanceada. Para la reacción hipotética A + B → C + D + E Surgen preguntas del siguiente tipo: ¿Cuánto se necesita de A para reaccionar con “x” gramos de B? ¿Cuánto se producirá de C en la reacción de A con “x” gramos de B? ¿Cuánto se producirá de D junto con “y” gramos de C producirlo? ¿Cuánto se formara de E en la reacción de A con “x” gramos de B si la reacción tuvo una eficiencia del 86%? ¿Cuál es el reactivo que se consume totalmente cuando reacciona “x” gramos de A con “y” gramos de B? ¿Cuál es la eficiencia de la reacción? ¿En qué cantidad se cuantifica el rendimiento de la reacción si los reactantes no son 100% puros? Para resolver problemas de cálculos estequiométricos a partir de una ecuación química es necesario: 1 -. Formular y balancear la ecuación química 2 -. Convertir en moles los pesos de las sustancias, ya que es más cómodo trabajar con números sencillos. 3 -. Tener en cuenta la relación molar en la ecuación balanceada con la información cuantitativa de ella. 4 -. Tener en cuenta el concepto de reactivo límite. R. J. Lobo Jácome Química

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REACTIVO LIMITE Es importante hacer referencia a un término fundamental al analizar los cambios químicos. La mayoría de las reacciones químicas, las cantidades de los reactivos disponibles no sedan en las proporciones exactas a las que se requieren o demandan la ecuación química. Algunos materiales están en exceso a las cantidades teóricas requeridas para su combinación con las otras cantidades y los productos formados están en contacto con los reaccionantes no consumidos. El reactivo o reaccionante que se consume por completo sin que se haya acabado los demás reaccionantes es lo que se denomina reactivo límite y va a limitar la formación de más producto. El siguiente ejemplo ilustra el concepto de reactivo limitante. El sulfato de amonio, (NH 4)2 SO 4, se obtiene cuando se hace reaccionar cloruro de amonio NH 4 Cl, con ácido sulfúrico; si se dispone de 595 kilogramos de cloruro de amonio y se pone en contacto con 173 litros de ácido sulfúrico de una densidad 1. 42 g/ml ¿ Cuánto fertilizante nitrogenado, sulfato de amonio, se obtiene? R. J. Lobo Jácome Química

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PUREZA de REACTIVOS y PRODUCTOS. Hasta ahora, se ha considerado que las sustancias que intervienen en las reacciones son químicamente PURAS; sin embargo, estas NO lo son. Generalmente contienen impurezas, sustancias que acompañan al reactivo pero que NO INTERVIENEN en la reacción o que se mezclan con los productos afectando su calidad y pureza. Las impurezas, tienen un peso que aumenta el peso de las sustancias puras. ( Sustancia pura + impurezas es igual al todo de la sustancia o compuesto). De anotar, las reacciones químicas son únicamente para sustancias puras, sí los reactivos son impuros se procede a calcular primero la cantidad de material puro que contiene los reactantes involucrados y luego se procede a calcular el total obtenido, teniendo en cuenta el PORCENTUAL de PUREZA y recordando que el producto IMPURO es MAS pesado. R. J. Lobo Jácome Química

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El fertilizante nitrogenado, sulfato de amonio, (NH 4)2 SO 4, se logra cuando reacciona el NH 4 Cl con el H 2 SO 4. Para una experiencia se pone en contacto 80. 3 kg de cloruro de amonio al 90% de pureza con 90 kg de ácido sulfúrico del 85% de pureza. ¿Cuántos kilogramos de fertilizante sulfato de amonio se pueden obtener si la eficiencia de la reacción es del 70% y la pureza del fertilizante nitrogenado es del 95%? Se plantea la ecuación: 2 NH 4 Cl + H 2 SO 4 → (NH 4)2 SO 4 + 2 HCl Se procede a determinar cual es el reactivo límite, se calcula las moles de cada uno de los reactivos y se tiene en cuenta la información suministrada por la reacción. PMNH 4 Cl= 53. 5 W NH 4 Cl= 80. 3 kg del 90% pureza PMH 2 SO 4 = 98 W H 2 SO 4= 90 kg del 85% pureza. Entonces, WNH 4 Cl= 80. 3 kg *. 9 = 72. 3 kg NH 4 Cl WH 2 SO 4=90 kg *. 85 = 76. 5 kg H 2 SO 4 R. J. Lobo Jácome Química

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