ESTEQUIOMETRÍA

El presente trabajo ha sido realizado con el afán de estudiar a fondo la temática en el área de Química, la Estequiometría. Para lo anterior, se ha realizado una práctica de laboratorio en la cual se trabajó con base en una serie de diferentes reacciones químicas, para las cuales hubo de realizarse cálculos Estequiométricos, para probar la veracidad de las anteriores reacciones mencionadas. En otras palabras, el propósito de la parte experimental no es más que dar fe de que los cálculos efectuados sean correctos.

Es el estudio cuantitativo de reactivos y productos en una reacción química.

El aprendizaje de la Química constituye un reto al que se enfrentan cada año los, cada vez más escasos, estudiantes de 2° de bachillerato que eligen las opciones de "Ciencias", "Ciencias de la Salud" e "Ingeniería y Arquitectura". Esto también constituye un reto para los profesores que, no solo deben ser capaces de buscar la forma más eficaz para explicar esta disciplina, sino además, inculcar el interés que nace del reconocimiento del papel que juega la Química en la vida y en el desarrollo de las sociedades humanas.

Si observamos otro hidrocarburo olefínico como es el 2-buteno nos damos cuenta de que podemos dibujar las siguientes estructuras:

Los isómeros son compuestos diferentes que tienen la misma fórmula molecular. Existen isómeros estructurales (confórmeros) que difieren debido a que sus átomos están unidos en orden diferente. Estos isómeros se clasifican en subcategorías (isómeros de cadena, de posición, de grupo funcional). Los estereoisómeros no son isómeros estructurales, sólo difieren en el arreglo de sus átomos en el espacio. Por ejemplo los isómeros cis y trans son estereoisómeros. Son isómeros debido a que tienen la misma fórmula molecular, no son isómeros estructurales debido a que tienen unidos los átomos en el mismo orden. Estos isómeros difieren únicamente en el arreglo de sus átomos en el espacio. cis trans Los estereoisómeros se pueden subdividir en: enantiómeros y diastereómeros o disteroisómeros. Los enantiómeros son estereoisómeros que son imágenes especulares entre sí. Los diasteroisómeros son estereoisómeros que no son imágenes especulares entre sí. En el caso del ejemplo son diastereómeros. El enantiomerismo sólo ocurre en aquellos compuestos cuyas moléculas son quirales. Una molécula quiral puede definirse como aquella que no se puede superponer con su imagen especular. El término quiral se usa para describir moléculas que se relacionan de la misma manera que la mano derecha e izquierda, es decir que son imágenes especulares y no se superponen. Muchos objetos son quirales, por ejemplo tuercas y tornillos o una hélice. Los objetos que son superponibles con sus imágenes son aquirales, por ejemplo calcetines. La quiralidad de las moléculas puede ser demostrada con el 2-butanol. Esta molécula posee dos enantiómeros o sea que existen dos diferentes moléculas de 2-butanol. Los enantiómeros tienen iguales propiedades físicas y químicas, ya que difieren muy poco en su estructura. Al construir el modelo del 2-butanol y su imagen vemos que no se sobreponen, por lo que representan moléculas diferentes, pero isoméricas. OH OH En vista de que no se sobreponen con su imagen especular, las moléculas de 2-butanol son enantiómeros. La posibilidad de que exista un par de enantiómeros nos la dan todas las moléculas que tienen un solo carbono quiral. Un carbono quiral es un átomo de carbono que tiene cuatro grupos diferentes unidos a él. En el 2-butanol el carbono quiral es el carbono 2, los cuatro grupos son OH, H, Me, Et.

Dijimos en el tema anterior que los coeficientes estequiométricos dan la proporción en la que reaccionan los reactivos expresada en moles y la proporción que se obtiene de productos también en moles. Esa proporción o relación se llama relación estequiométrica, y de acuerdo con la ley de Proust es constante para una determinada reacción.

1 Señala si es verdadera o falsa la siguiente afirmación: " Al reaccionar 108 g de aluminio con 48 g de oxígeno se obtienen 156 g de óxido de aluminio ". La reacción es 4 Al + 3 O 2 → 2 Al 2 O 3. La relación estequiométrica indica: 4 moles Al: 3 moles O2. Es decir, que 4 (mol Al) · 27= 108 g de Al reaccionarán con 3 (mol O 2) · 32= 96 g de O 2. Es decir, que el oxígeno es el reactivo limitante y de acuerdo con la estequiometría de la ecuación: 3 moles O 2 = 96 g 2 moles Al 2 O 3 = 204 g 2 ¿Cuál es el fundamento de los cálculos estequiométricos? Los cálculos estequiométricos se fundamentan en el hecho de que la proporción existente a nivel microscópico entre moléculas participantes en una reacción se mantiene a nivel macroscópico entre moles de las sustancias participantes. 3 La magnesita es un mineral constituido en su mayor parte por carbonato de magnesio. Por calefacción se descompone en óxido de magnesio y dióxido de carbono. ¿Cuántos gramos de óxido de magnesio se obtienen al calcinar 20 g de magnesita? La reacción de descomposición es: MgCO 3 → MgO + CO 2 De acuerdo con la estequiometría de la reacción: x = 9,56 g de MgO 4 La blenda (sulfuro de cinc) es uno de los principales minerales del cinc. Por tostación se obtiene óxido de cinc y dióxido de azufre. a) Escribe la ecuación ajustada. b) Calcula el volumen del gas obtenido, medido en c.n. si se produce la tostación de 150 g de sulfuro de cinc. a) 2 ZnS + 3 O 2 → 2 ZnO + 2 SO 2 ↑ b) De acuerdo con la estequiometría de la ecuación: x = 34,5 L de SO2 en c.n. 5 Teniendo en cuenta la reacción entre el cloruro cálcico y el nitrato argéntico, escribe la ecuación química ajustada y averigua los gramos de cloruro cálcico necesarios para obtener 14,5 g de cloruro de plata, sabiendo que el rendimiento del proceso es del 75 %. La reacción ajustada es: CaCl2 + 2 AgNO3 → 2 AgCl + Ca (NO3)2 De acuerdo con la estequiometría de la ecuación: Teniendo en cuenta el rendimiento, los gramos obtenidos son: 6 El hidróxido sódico se prepara comercialmente mediante la reacción entre el carbonato de sodio y el hidróxido de calcio. ¿Cuántos gramos de hidróxido sódico se obtendrán al tratar 1 kg de carbonato sódico con suficiente cantidad de hidróxido de calcio? ¿Cuántos moles de carbonato de calcio se obtendrán? Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2 NaOH + CaCO3 1 mol de Na2CO3 = 106 g 1 mol de NaOH = 40 g Teniendo en cuenta la estequiometría: x = 755 g de NaOH Calculando los moles de carbonato sódico: moles 7 La síntesis de Haber es el procedimiento que se lleva a cabo en la industria para la obtención de amoniaco a partir de sus elementos. Si se parte de 250 litros de hidrógeno medidos a 400 ºC y 900 mm de Hg, calcula cuantos litros de amoniaco se podrán recoger en esas mismas condiciones de presión y temperatura. La reacción de obtención es N 2 + 3 H 2 → 2 NH 3 250 L de H2 medidos a 400 ºC y 900 mm de Hg son: moles Según la estequiometría de la reacción 3 mol H2: 2 mol NH3 ⇒ se producen 5,36 · 2/3 = 3,57 moles de NH3 que en esas condiciones de presión y temperatura ocupan:

Se definen como isómeros, todos aquellos compuestos químicos que poseen igual fórmula global, es decir, están constituidos con los mismos elementos y en la misma proporción pero tienen diferente estructura química. De esta manera, es posible encontrar varios tipos de isómeros llamados estructurales. El 2-metilpentano y el n-hexano son un ejemplo de isomería de cadena. El 1-clorobutano y el 2clorobutano, poseen igual fórmula global pero difieren en la posición del halógeno en la cadena, por lo tanto se les llama isómeros de posición. El etanol y el dimetiléter son isómeros funcionales. En resumen, los isómeros estructurales difieren en que teniendo la misma fórmula global, sus átomos están unidos entre sí de diferente manera.