Estequiometria

OBJETIVO:
El alumno comprobara prácticamente el grado de exactitud del cálculo estequiométrico y la eficiencia de una reacción química.

CONSIDERACIONES TEORICAS:

Estequiometría.
La estequiometría es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en el transcurso de una reacción química.
Es una herramienta indispensable en la química. Problemas tan diversos como,por ejemplo, la medición de la concentración de ozono en la atmósfera, la determinación del rendimiento potencial de oro a partir de una mina y la evaluación de diferentes procesos para convertir el carbón en combustibles gaseosos, etc.
El primero que enunció los principios de la estequiometría fue Jeremías Benjamín Richter (1762-1807), en 1792. Escribió:
“La estequiometría es la ciencia que midelas proporciones cuantitativas o relaciones de masa en la que los elementos químicos que están implicados”.

Principio científico
En una reacción química se observa una modificación de las sustancias presentes: los reactivos se modifican para dar lugar a los productos.
La reacción química es una modificación de los enlaces entre átomos, por desplazamientos de electrones: unos enlaces serompen y otros se forman, pero los átomos implicados se conservan. Esto es lo que llamamos la ley de conservación de la materia (masa), que implica las dos leyes siguientes:
1) La conservación del número de átomos de cada elemento químico
2) La conservación de la carga total
Las relaciones estequiométricas entre las cantidades de reactivos consumidos y productos formados dependen directamentede estas leyes de conservación, y están determinadas por la ecuación (ajustada) de la reacción.

Ajustar o balancear una reacción.
Cuando la reacción química se expresa como ecuación, además de escribir correctamente todas las especies participantes (nomenclatura), se debe ajustar el número de átomos de reactivos y productos, colocando un coeficiente a la izquierda de los reactivos o de losproductos. El balanceo de ecuaciones busca igualar el de átomos en ambos lados de la ecuación, para mantener la Ley de Lavoisier.
Por ejemplo en la siguiente reacción (síntesis de agua), el número de átomos de oxígenos de reactivos, es mayor al de productos.
H2+O2→H2O
Para igualar los átomos en ambos lados es necesario colocar coeficientes y de esta forma queda una ecuación balanceada.2H2+O2→2H2O

Y existen tres tipos de balanceo:
1) Tanteo
2) Algebraico
3) Redox

Coeficiente estequiométrico.
Es el coeficiente de una especie química que le corresponde en una ecuación química dada. En el ejemplo:

El coeficiente del metano es 1, el del oxígeno 2, el del dióxido de carbono 1 y el del agua 2. Los coeficientes estequiométricos son en principio números enteros, aunque paraajustar ciertas reacciones alguna vez se emplean números fraccionarios. Es el número de moles de cada sustancia.
Cuando el coeficiente estequiométrico es igual a 1, no se escribe. Por eso, en el ejemplo CH4 y CO2 no llevan ningún coeficiente delante.

Mezcla, proporciones y condiciones estequiométricas.
Cuando los reactivos de una reacción están en cantidades proporcionales a sus coeficientesestequiométricos se dice:
* La mezcla es estequiométrica;
* Los reactivos están en proporciones estequiométricas;
* La reacción tiene lugar en condiciones estequiométricas;
* Las tres expresiones tienen el mismo significado.
En estas condiciones, si la reacción es completa, todos los reactivos se consumirán dando las cantidades estequiométricas de productos correspondientes.
Si noen esta forma, existirá el reactivo limitante que es el que está en menor proporción y que con base en él se trabajan todos los cálculos.

Cálculos estequiométricos.
Los cálculos estequiométricos se basan en las relaciones fijas de combinación que hay entre las sustancias en las reacciones químicas balanceadas. Estas relaciones están indicadas por los subíndices numéricos que aparecen en...