Estequiometría y reactivo limitante

Estequiometría
La estequiometría es el estudio de las relaciones de mol, masa, energía, y volumen en las reacciones químicas par evalúar las cantidades de reactantes que se combinan para producir diferentes cantidades de productos. La estequiometría regula lo que debería suceder, pero no lo que sucederá en una reacción química.
2.- Leyes estequiométricas
Ley de la conservación de la materiaAntonie Lavoisier después de realizar varios experimentos, dice: la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma.
Ley de la proporciones constantes, definidas o fijas
Joseph Proust se percató de que los elementos, al unirse para formar un compuesto, siempre lo hacen de la misma cantidad, la cual permanece fija e invariable, dice: Los elementos que forman un compuesto se combinan siempreen la misma proporción.
• Ley de la proporciones múltiples
Dalton, se dio cuenta de que hay elementos que al combinarse en diferente proporción forman compuestos distintos, menciona lo siguiente: Dos elementos se pueden combinar en proporciones diferentes formando compuestos distintos.
Información cuantitativa de las ecuaciones ajustadas
Los coeficientes de una ecuación ajustada representan:• el número relativo de moléculas que participan en una reacción
• el número relativo de moles participantes en dicha reacción.
Por ejemplo en la ecuación ajustada siguiente:

La producción de dos moles de agua requieren el consumo de 2 moles de H2 un mol de O2.
Por lo tanto, en esta reacción tenemos que: "2 moles de H2, 1 mol de O2 y 2 moles de H2O" son cantidades estequiométricamenteequivalentes.
Estas relaciones estequiométricas, derivadas de las ecuaciones ajustadas, pueden usarse para determinar las cantidades esperadas de productos para una cantidad dada de reactivos.
Para resolver los problemas de estequiometría se siguen cuatro fases:
• Escribir la ecuación química igualada.
• Transferir en moles la información suministrada.
• Examinar las relaciones molares en laecuación química.
• Pasar de moles a la unidad deseada.

Lo anterior puede ilustrarse con el cálculo del número de moléculas de oxígeno necesarias para reaccionar con 40 moléculas de metano en la reacción:
CH4 + O2 --> CO2 + H2O
El primer paso es ajustar la ecuación
CH4 + 2 O2 --> CO2 + 2H2O
De la ecuación ajustada se deduce que una molécula de metano reacciona con dosmoléculas de oxígeno, con lo que puede establecerse la relación:
1 molécula CH4 ---- 2 moléculas O2
40 moléculas CH4 --- x moléculas O2,
luego: x = 80 moléculas O2

Ejemplo:

¿Cuántas moles de H2O se producirán en una reacción donde tenemos 1,57 moles de O2, suponiendo que tenemos hidrógeno de sobra?

El cociente:

es la relación estequiométrica entre el H2O y el O2 de la ecuación ajustada deesta reacción.

Ejemplo:
Calcula la masa de CO2 producida al quemar 1,00 gramo de C4H10.
Para la reacción de combustión del butano (C4H10) la ecuación ajustada es:

Para ello antes que nada debemos calcular cuantas moles de butano tenemos en 100 gramos de la muestra:

de manera que, si la relación estequiométrica entre el C4H10 y el CO2 es:

por lo tanto:

Pero la pregunta pedía ladeterminación de la masa de CO2 producida, por ello debemos convertir los moles de CO2 en gramos (usando el peso molecular del CO2):

De manera similar podemos determinar la masa de agua producida, la masa de oxígeno consumida, etc.
Factores para calcular Moles-Moles
Cuando una ecuación está ajustada, basta un cálculo simple para saber las moles de un reactivo necesarias para obtener el númerodeseado de moles de un producto. Se encuentran multiplicando las moles deseada del producto por la relación entre las moles de reactivo y las moles de producto en la ecuación ajustada. La ecuación es la siguiente:
[pic]
Ejemplo:
Calcular el número de moles de hidrógeno necesarios para producir 6 moles de NH3 según la siguiente ecuación?
[pic]

6 moles NH3 x 3 moles H2 / 2 moles NH3
El...