química

UNIDAD II. Balances de materia con reacción química.
Objetivo. El alumno realizará los balances de materia de procesos químicos industriales para
cumplir con las especificaciones técnicas.
2.1 Estequiometría.
Saber. Identificar el concepto de estequiometria y su aplicación en los balances de materia y
energía. Explicar las técnicas de cálculos estequiométricos. Explicar los conceptos dereactivo
limitante, en exceso, fracción de conversión, grado de avance de reacción y equilibrio químico.
Saber hacer. Determinar los reactivos limitante y en exceso, fracción de conversión, grado de
avance de reacción y equilibrio químico de una reacción.
Ser. Analítico, Honestidad, Ética, Responsabilidad, Trabajo en Equipo, Liderazgo, Capacidad de
trabajar bajo presión, Capacidad de Síntesis,Solución de problemas

Estequiometria.
La estequimetría es la teoría acerca de las proporciones en las cuales se combinan las
especies químicas. La ecuación estequiométrica de una reacción química indica el número relativo
de moléculas o moles de reactivos y productos que participan en la reacción. Por ejemplo, la
ecuación estequiométrica
2 SO2 + O2  2 SO3
indica que por cada dos moléculas(g-mol, lb-mol) de SO2 que reaccionan, también reacciona una
molécula (g-mol, lb-mol) de O2 para dar dos moléculas (g-mol, lb-mol) de SO3. Los números que
anteceden a las fórmulas de cada especia son los coeficientes estequimétricos de los componentes
de la reacción.
Una ecuación estequiométrica válida debe estar balanceada; es decir, el número de
átomos de cada especie atómica debe ser elmismo en ambos lados de la ecuación, ya que los
átomos no se crean ni se destruyen en las reacciones químicas.
Ejemplo: en la ecuación química de la reacción de combustión del butano, éste reacciona
con oxígeno para producir dióxido de carbono y agua.
C4H10 + O2  CO2 + H2O
La ecuación balanceada podría quedar como:
C4H10 +

13
O2  4 CO2 + 5 H2O
2

1

En caso de no querer emplearfracciones, podría quedar como:
2 C4H10 + 13 O2  8 CO2 + 10 H2O
En ambos casos la ecuación esta balanceada correctamente. Compruebe que la cantidad
de cada elemento es la misma en los reactivos y en los productos.

Reactivo limitante, Reactivo en exceso, y Porcentaje en exceso.
La relación estequiométrica de dos especies moleculares que participan en una reacción
es la relación entre suscoeficientes estequimétricos en la ecuación balanceada de la reacción.
Se dice que dos reactivos, A y B están presentes en proporciones estequiométricas
cuando la relación (moles de A presentes)/(moles de B presentes) es igual a la relación
estequiométrica obtenida de la ecuación balanceada de la reacción.
Cuando se alimenta un reactor químico con reactivos en proporciones estequiométricas y
lareacción procede hasta su terminación, se consumen todos los reactivos.
El reactivo que se agota cuando una reacción (si es posible) procede hasta completarse se
llama reactivo limitante, y los demás reactivos se llaman reactivos en exceso. Un reactivo es
limitante cuando está presente en una proporción menor a la estequiométrica en relación con los
demás reactivos. Si todos los reactivos estánpresentes en proporciones estequiométricas,
entonces no hay ninguno limitante (o todos lo son, dependiendo de cómo se considere el caso).
Para determinar el reactivo limitante y el reactivo en exceso para una reacción química se
pueden realizar estas comprobaciones.
aA+bByY+zZ

Para la reacción

Donde las letras minúsculas representan los coeficientes estequiométricos y las letrasmayúsculas
representan las especies o sustancias químicas.
Si

nA 0 a

nB 0 b

entonces:

A es el reactivo limitante.

Si

nA 0 a

nB0 b

entonces:

A es el reactivo en exceso.

Si

nA 0 a

nB0 b

entonces:

A y B están en proporción estequiométrica.

Donde

nA0 y nB0, son los moles iniciales (o alimentados) de los reactivos A y B.
a y b, son los coeficientes...