Mol, ecuaciones y estequiometría

Por definición: 1 átomo 12C “pesa” 12 uma

En esta escala1H = 1.008 uma

16O = 16.00 uma

Masa atómica es la masa de un átomo en unidades de masa atómica (uma).

El mundo microscópico: los átomos y las moléculas.

El mundo macroscópico: los gramos.

3.1

El mol es la cantidad de una sustancia que contiene tantas unidades elementales como

átomos hay exactamente en 12.00 gramos de 12C

3.2

1 mol = NA = 6.0221367 x 1023

Número de Avogadro (NA)

Masa molar es la masa de 1 mol de en gramos

huevoszapatoscanicasátomos

1 mol 12C átomos = 6.022 x 1023 átomos = 12.00 g

1 12C átomo = 12.00 uma

1 mol 12C átomos = 12.00 g 12C

1 mol átomos de litio= 6.941 g de Li

Para cualquier elemento masa atómica (uma) = masa molar (gramos)

3.2

1 uma = 1.66 x 10-24 g o 1 g = 6.022 x 1023 uma

1 12C átomo12.00 uma

x 12.00 g6.022 x 1023 12C átomos

= 1.66 x 10-24 g1 uma

3.2

M = masa molar en g/mol

NA = Número de Avogadro

Masa del elemento (m)

Número de molesdel elemento (n)

Número de átomosdel elemento (N)

¿Sabe qué es la masa molar?

¿Cuántos átomos están en 0.551 g de potasio (K) ?

1 mol K = 39.10 g K

1 mol K = 6.022 x 1023 átomos K

0.551 g K 1 mol K39.10 g K

x x 6.022 x 1023 átomos K1 mol K

=

8.49 x 1021 átomos K

3.2

Masa molecular (o peso molecular) es la suma de las masas atómicas (en uma) en una molécula.

SO2

1S 32.07 uma2O + 2 x 16.00 uma SO2 64.07 uma

Para cualquier elemento masa molecular (uma) = masa molar (gramos)

1 molécula SO2 = 64.07 uma

1 mol SO2 = 64.07 g SO2 3.3

¿Sabe qué es la masa molecular?

¿Cuántos átomos H están en 72.5 g de C3H8O?

1 mol C3H8O = (3 x 12) + (8 x 1) + 16 = 60 g C3H8O

1 mol H = 6.022 x 1023 átomos H

5.82 x 1024 átomos H

3.3

1 mol C3H8O = 8 mol átomos H

72.5 g C3H8O1 mol C3H8O60 g C3H8O

x8 mol átomosH1 mol C3H8O

x6.022 x 1023 átomos H

1 mol átomos Hx =

Composición porcentual de un elemento en un compuesto =

n x masa molar del elementomasa molar del compuesto

x 100%

n es el número de moles del elemento en 1 mol del compuesto

C2H6O

%C = 2 x (12.01 g)46.07 g x 100% = 52.14%

%H = 6 x (1.008 g)46.07 g x 100% = 13.13%

%O = 1 x (16.00 g)46.07 g x 100% = 34.73%

52.14% + 13.13% + 34.73% = 100.0%

3.5

3.7

Tres maneras de representar la reacción de H2 con O2 para formar H2O

Una reacción química es un proceso en el cual una o más sustancias se cambian en una o más nuevas sustancias.

Una ecuación química usa los símbolos químicos para mostrar lo que sucede durante una reacción química

reactivos productos

Dos moléculas de hidrógeno Una molécula de oxígeno Dos moléculas de agua

Cómo “leer” las ecuaciones químicas

2 Mg + O2 2 MgO

2 átomos Mg + 1 molécula O2 produce 2 unidades de MgO

2 moles Mg + 1 mol O2 produce 2 moles de MgO

48.6 gramos Mg + 32.0 gramos O2 produce 80.6 g de MgO

2 gramos de Mg + 1 gramo de O2 produce 2 g de MgO

3.7

NO ES DE NINGUNA MANERA:

Moléculas

• Moléculas monoatómicas (Helio (He), hierro (Fe), oro (Au), plata (Ag) entre otros);

• Moléculas diatómicas: nitrógeno (N2), hidrógeno ( H2 ), oxígeno (O2), fluor (F2), cloro (Cl2 ), bromo (Br2), iodo (I2).

• Moléculas poliatómicas: dióxido de carbono (CO2), agua (H2O), ácido nítrico (HNO3).

13

• Siete elementos existen naturalmente como moléculas diatómicas: H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, y I2

Moléculas diatómicas

Estequiometría

La estequiometría es el estudio de las relaciones cuantitativas (de cantidades) entre los reactivos y los productos en una ecuación química balanceada.

1. Escriba la ecuación química balanceada.

2. Convierta cantidades de sustancias conocidas en moles.

3. Use los coeficientes en la ecuación balanceada para calcular el número de moles de la cantidad buscada.

4. Convierta los moles de la cantidad buscada en las unidades deseadas.

Cambios de masa en las reacciones químicas

3.8

Masa dereactivo

Masa dereactivo

Moles dereactivo

Moles dereactivo

Moles dereactivo

Moles deproducto

Moles deproducto

Moles deproducto

Masa deproducto

El metanol se quema en el aire de acuerdo con la ecuación

2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2OSi 209 g de metanol se agotan en la combustión, ¿qué masa de agua se produce?

gramos CH3OH moles CH3OH moles H2O gramos H2O

masa molarCH3OH

coeficientes de la ecuación química

masa molarH2O

209 g CH3OH1 mol CH3OH32.0 g CH3OH

x4 mol H2O

2 mol CH3OHx

18.0 g H2O1 mol H2O

x =

235 g H2O

3.8

Ejercicios

1. Calcular cuantas moles de oxígeno se necesitan para que reaccionen 16 moles de C3H8. (80 moles)

2. Cuántos de gramos de oxigeno se necesitarán para quemar (combustionar) 200g de propano.Cuántos gramos de agua se obtendrán(795,45g O2)(327,27g H2O)

6 verdes agotados 6 rojas sobre la izquierda

Reactivos limitantes

3.9

Antes del inicio de la reacción Después de completada la reacción

Reactivo limitante

Reactivo en exceso

El rendimiento teórico es la cantidad de producto que resultaría si todo el reactivo limitante reaccionara.

El rendimiento real es la cantidad de producto realmente obtenida de una reacción.

% Rendimiento = Rendimiento real

Rendimiento teóricox 100

3.10

Para la combustión del propano: C3H8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(g)

Si se mezclan 3 moles de C3H8 con 20 moles de O2 ¿Cuál de ellos está en exceso?.

¿Cuánto CO2 y H2O se formará?

¿Sabe qué son los reactivos limitantes?

En un proceso, 124 g de Al reaccionan con 601 g de Fe2O3

2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2FeCalcular la masa de Al2O3 formada.

g Al mol Al mol Fe2O3 necesitado

g Fe2O3 necesitado

Og Fe2O3 mol Fe2O3 mol Al

necesitado g Al necesitado

124 g Al1 mol Al27.0 g Al

x1 mol Fe2O3

2 mol Alx

160. g Fe2O3

1 mol Fe2O3

x = 367 g Fe2O3

Empiece con 124 g Al

necesita 367 g Fe2O3

Tiene más Fe2O3 (601 g) así el Al es reactivo limitante 3.9

Use el reactivo limitante (Al) para calcular la cantidad de producto que se puede formar.

g Al mol Al mol Al2O3 g Al2O3

124 g Al1 mol Al

27.0 g Alx

1 mol Al2O3

2 mol Alx

102. g Al2O3

1 mol Al2O3

x = 234 g Al2O3

2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe

3.9

2 Al(OH)3 + 3 H2SO4 6 H2O + Al2(SO4)3

1. ¿Cuántos moles de H2SO4 se necesitan para producir 8.0 moles de Al2(SO4)3?

Relaciones de masa de las ecuaciones

8 mol Al2(SO4)3 x 3 mol de H2SO4 1 mol

Al2(SO4)3

= 24 mol de H2SO4

2. ¿Cuántos moles de H2O se obtendrán a partir de 156 g de Al(OH)3 ?

156 g Al(OH)3 x 1 mol Al(OH)3

78 g Al(OH)3

= 6 mol de H2O

6 mol de H2O

2 mol Al(OH)3

x

3. ¿Cuántos grs de Al(OH)3 reaccionarán con 59 g de H2SO4?

59 g H2SO4 x 1 mol H2SO4

98 g H2SO4

= 31 g Al(OH)3

2 mol Al(OH)3

3 mol H2SO4 x

2 Al(OH)3 + 3 H2SO4 6 H2O + Al2(SO4)3

78 g Al(OH)3

1 mol Al(OH)3 x

Relaciones de masa de las ecuaciones

Rendimiento Teórico

¿Cuál es el rendimiento teórico de sulfato de aluminio a partir de 39 grs de hidróxido de aluminio?

2 Al(OH)3 + 3 H2SO4 6 H2O + Al2(SO4)3

39 g Al(OH)3 x 1 mol Al(OH)3

78 g Al(OH)3

= 85.5 g Al2(SO4)3

1 mol Al2(SO4)3

2 mol Al(OH)3 x

342 g Al2(SO4)3

1 mol Al2(SO4)3

x

Rendimiento Teórico

¿Qué sucede si existe un reactivo limitante?

2Sb(g) + 3I2(s) 2SbI3(s)

Si se hacen reaccionar 1.2 mol de Sb y 2.4 mol de I2, ¿cuál será el rendimiento teórico?

1) Se calcula la cantidad de producto que se formaría a partir de cada reactivo:

1.2 mol de Sb x 2 mol de SbI3

2 mol de Sb= 1.2 mol de SbI3

2.4 mol de I2 x 2 mol de SbI3

3 mol de I2

= 1.6 mol de SbI3

REACTIVO LIMITANTE

2) Se calcula el rendimiento teórico a partir del reactivo limitante:

1.2 mol de Sb x 2 mol de SbI3

2 mol de Sb 1 mol de SbI3 x = g SbI3