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Balance de materia
con reacciones
Prof. Cristian CONTRERAS
2013

ESTEQUIOMETRÍA
La palabra estequiometría fue introducida en 1792
por Jeremías Richter para identificar la rama de la
ciencia que se ocupa de establecer relaciones
pondérales (o de masa) en las transformaciones
químicas.
  
 La estequiometría es una herramienta indispensable
para la resolución de problemas tan diversos como
ladeterminación de la concentración de calcio en
una muestra de agua, la de colesterol en una
muestra de sangre, la medición de la concentración
de óxidos de nitrógeno en la atmósfera, etc.


LA ECUACIÓN QUÍMICA


La ecuación química proporciona información tanto
cuantitativa como cualitativa indispensable para calcular las
cantidades de sustancia que se combinan en un proceso químico.



Unaecuación química contiene información acerca de las
cantidades de reactivos y productos que participan en el proceso.
Las ecuaciones químicas pueden interpretarse en términos de
átomos y moléculas (en la nanoescala) o bien en, moles (en la
macroescala).

Una ecuación química NO me dice:
 Tiempo que dura una reacción
 Si ocurre o no la reacción
 Temperatura ocurre la reacción


Por ejemplo: Lacombustión del
heptano: Que nos dice la ecuación?



Así, la ecuación nos indica en términos de moles (no
de masa) las proporciones entre los reactivos y los
productos. Los números que preceden a los
compuestos se denominan coeficientes
estequiométricos.

EJEMPLO:
2SO2 ( g )  O2 ( g )  2SO3 ( g )
CADA VEZ QUE REACCIONAN
CON

SE FORMAN....

2 moléculas 1 molécula de 2 moléculas de
de SO2
O2
SO3
2moles de 1 mol de O2 2 moles de de
SO3
SO2

Ejercicio:


Si 10 kg de C7H16 reaccionan por completo,
calcular:

 


Cuantos kg de CO2 se obtendrán?



Cantidad de estequiométrica de O2 para
reaccionar con todo el heptano.

Ejercicio:


Si 10 kg de C7H16 reaccionan con 50 kg de
O2 , calcular:

 


Cuantos kg de CO2 se obtendrian?

RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS:


Supongamos que la nafta estácompuesta
únicamente por isooctano (C8H18(l)) y
queremos conocer cuántos gramos de
oxígeno reaccionan en la combustión de
100 g de iso-octano.

Esquema operacional 1:
1) Escriba la ecuación química y establezca el
balance de masa.
 2) Coloque el estado de agregación (sólido,
líquido, gas) de los reactantes y productos.
 3) Convierta la información suministrada en
unidades físicas (por ejemplogramos) en una
unidad química adecuada (por ejemplo en moles,
moléculas, iones, etc.).
 4) Plantee las relaciones molares a través de la
ecuación química balanceada.
 5) Convierta los moles a la unidad solicitada
gramos, moléculas, volúmenes, iones, etc.


Cálculos:


Con las sugerencias 1 y 2. Escribimos y balanceamos la ecuación química que
representa la reacción:

C8H18(g) + 25/2 O2(g)  8CO2(g) + 9 H2O(l)
2 C8H18(g) + 25 O2(g)  16 CO2(g) + 18 H2O(l)
 
 Con la sugerencia 3. Convertimos los datos a moles.
 Masa de 1 mol de moléculas de C8H18 = 114,2 g
 Número de moles de C8H18 en 100 g = 0,8757 moles
 
 Con la sugerencia 4. De la ecuación química balanceada obtenemos la relación molar
entre los reactantes y productos, sabemos que 2 moles de C 8H18 reaccionan con 25 moles
de O2.
 
2 moles de C8H18 ----------25 moles de O2
 0,8757 moles de C8H18 ---x = 10,95 moles de O2
 
 Con la sugerencia 5. Tal como lo pide el enunciado del problema convertimos los moles
de O2 en gramos de O2.
 
 1 mol de O2 -----------------32 g de O2
 10,95 moles de O2 ---------x = 350,4 g de O2

REACCIONES SIMPLES

Reactivo Limite:


Es el reactivo que está presente en menor
cantidad que lacantidad estequiometria.
Dicho de otro modo, si se mezclan dos o
más reactivos y la reacción se llevará a
cabo hasta su término de acuerdo con la
ecuación química, SEA QUE LA HAGA O NO,
el reactivo que se acabe primero es el
reactivo límite.

Ejercicio:









Juan necesita 100 tornillos con dos tuercas
cada uno. Se dirige a la ferretería y le informan
que solo tienen 80 tornillos y 200...