Guia De Estequiometria

. Unidades básicas de medición:

Unidades del Sistema Internacional de Unidades (SI)

Cantidad Básica

Nombre de la Unidad

Símbolo

Longitud metro m Masa kilogramo kg Tiempo segundo s Corriente Eléctrica ampere a Temperatura k k Cantidad de sustancia mol mol Intensidad luminosa candela cd

Prefijos usados con las unidades del Sistema Internacional

Prefijo

Símbolo

Significado

Ejemplo

tera- T 1 000 000 000 000 o 1012 1 terámetro ™ = 1x1012m giga G 1 000 000 000 o 109 1 gigámetro (Gm) = 1x109 m gega M 1 000 000 o 106 1 megámetro (Mm) =1x106m kilo k 1 000 o 103 1 kilómetro (km) = 1 x 103m deci d 1/10 o 10-1 1 decímetro (dm) = 0.1m centi c 1/100 o 10-2 1 centímetro (cm) = 0.01m mili m 1/1000 o 10-3 1 milímetro (mm) = 0.001m micro µ 1/1000 000 o 10-6 1 micrómetro (µm )= 1x10-6m nano n 1/1000 000 000 o 10-9 1 nanómetro (nm) =1x10-9m pico p 1/1000 000 000 000 o 10-12 1 picómetro (pm) = 1x10-12m

2. Mediciones

Masa: Aunque suele utilizarse la palabra masa y peso de forma indistinta en realidad son cantidades diferentes; mientras que masa es una medición que indica la cantidad de materia, peso indica la fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto. La unidad de masa en el Sistema Internacional (SI) es el kilogramo (kg); sin embargo en química se utiliza el gramo (g).

Guía de Estequiometría- N.Venegas H.

6

Volumen: La unidad del SI es el metro(m), para el volumen la unidad es derivada del metro es decir metro cúbico (m3). De igual forma en la química suele utilizarse volúmenes pequeños (cm3). También suele utilizarse las unidades equivalentes: mililitros (mL) incluso litros (L)

Hay que recordar que: 1cm3 = 1 mL , 1 L = 1000cm3 y 1L = 1000 mL

Densidad: La ecuación para la densidad es;

densidad = (

)

d= (

) donde d representa la densidad, m indica la masa y v el volumen La unidad derivada para la densidad es el kilogramo por metro cúbico (

); ó

kg/m3, en química se utiliza frecuentemente g/cm3 que equivale a g/mL

Ejemplos: a) En la producción de hierro se producen lingotes de hierro impuro y de esa forma se almacena para su posterior comercialización. Si un lingote tiene una masa de 6,689.5 gramos y un volumen de 850 cm3. ¿Cuál es la densidad de ese hierro impuro? Solución: Se proporciona la masa y el volumen y se pide la densidad por lo tanto con base a la ecuación

d= (

) ; considerando que 1 cm3 = 1 mL.

= (

) = 7.87 g/mL o 7.87 g/cm3

R= 7.87 g/cm3

b) La densidad del oro es de 19.3 g/cm3 cuál será la masa de una barra cúbica de 2.8 cm de altura

Solución: considerando que d= (

) , entonces m= d x

v= (2.8 cm)3 = 21.952 cm3

d = 19.3 x 21.952cm3 = 423.673 g de oro R = 423.673 g de oro

Guía de Estequiometría- N.Venegas H.

7

3. Análisis dimensional en la resolución de problemas

En la aplicación de cálculos en la estequiometría se utilizan diversas unidades por lo que se requiere la realización de un análisis dimensional. Durante las operaciones que se realizan las unidades se multiplican, se dividen o “se cancelan” de tal forma que los valores obtenidos tengan las unidades correctas.

El uso del análisis dimensional también facilita la solución del problema y pone en evidencia posibles errores. Sin embargo para obtener el resultado correcto se requiere utilizar “factores de conversión” correctos.

En química estos factores de conversión son: conceptos, definiciones o igualdades.

Por ejemplo: a) La masa molecular del H2SO4 es igual a 98 g. de H2SO4 aquí el factor se expresa así:

(

) o así ( )

b) 1 litro contiene 1000 mL, aquí el factor se expresa así:

(

) o así ( )

c) 1 libra equivale a 454 gramos, aquí el factor se expresa

( ) o así ( )

d) La siguiente ecuación representa la formación del Amoníaco (NH3)

N2 + 3 H2  2 NH3

De aquí se pueden obtener los siguientes factores ( ) o ( ) ; ( ) o (

) ; ( ) e) La siguiente ecuación representa la formación del Cloruro de Sodio(NaCl) mediante una reacción ácido – base

HCl + NaOH  NaCl + H2O

36.45 g 40 g 58.45g 18 g

De esta ecuación se pueden obtener los siguientes factores:

Guía de Estequiometría- N.Venegas H.

8

( ) ; ( ) ; ( ); ( ) ; ( ) ( ) ; ( ) ; etc.

Ejemplos de utilización de “factores” para realizar un análisis dimensional SOLUCIONES: a) La galena es un mineral compuesto principalmente por PbS se ha encontrado que contiene 86.6% de Pb. ¿Qué masa en g de Pb habrá en 2 libras del mineral?

Solución: Aquí debemos considerar que 1 libra = 454 g gPb = 2 lb mineral x ( ) x ( ) = 786.32 g Pb R = 786.32 g Pb

Observamos que se “cancelan” algunas unidades proporcionando el resultado con las unidades correctas.

b) Algunos alimentos ricos en vitamina C son: kiwi, pimiento rojo y verde, tomates, espinaca, y los zumos hechos de guayaba, toronja, naranja y limón.La fórmula de esta vitamina es C6H5O6 y tiene una masa molecular de 176.13 g. El nutriente por excelencia de la guayaba es la Vitamina C que contiene de 200 a 400 mg por cada 100 g de peso.

¿Cuántos mg de vitamina C consume un individuo que come 0.125 kg de guayaba?

Solución: mg vitaminaC = 0.125 kg guayabas x (

) x

(

) = 500 mg de Vitamina C

R = 500 mg de Vitamina C

c) La aspirina es un tipo de medicamento denominado ácido acetilsalisílico. La aspirina se emplea para reducir el dolor, la inflamación (hinchazón) y la fiebre. Tiene una masa molecular de 180.16 gramos y su fórmula es : C6H4(OCOCH3)COOH

¿Qué cantidad en mol consumirá un paciente durante su tratamiento de 3días y 1 tableta cada 8 horas. Si cada tableta proporciona 500 mg?

Guía de Estequiometría- N.Venegas H.

9

Solución:

Debemos considerar que 1 mol de C6H4(OCOCH3)COOH = 180.16 g Mol de ácido acetilsalisílico = 3 días x ( ) x ( ) x (

)

x (

) x (

) = 0.0249 mol de ácido acetil salisílico

d) Una característica de los elementos de la Familia 1 A es la reacción violenta cuando se pone en contacto con el agua , cuando esto ocurre se libera H2 de acuerdo con la siguiente reacción:

2H2O + 2Na  2 NaOH + H2

¿Cuántos g de H2 se producen por la reacción de 1.2 mol de Na?

Solución: g H2 = 1.2 mol de Na x (

) x ( ) = 1.209 g de H2

R= 1.209 g de H2

4. Mol

En el sistema (SI), el mol es la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas u otras partículas) como átomos hay exactamente en 12 g del isótopo Carbono-12

Este número se denomina Número de Avogadro (NA), en honor a Amadeo Avogadro. El valor aceptado es:

NA = 6.0221367 x 1023

El número se redondea a 6.02 x 1023 De la misma forma que Una docena de rosas contiene 12 rosas, 1 mol de átomos de hierro contiene 6.022 x 1023 átomos de Fe

El NA se puede utilizar para convertir unidades de masa atómica en gramos y viceversa

Ejemplos

(

) ; (

) y (

)

(

); ( ) y ( )

Guía de Estequiometría- N.Venegas H.

10

Ejercicios donde se utiliza el concepto de mol

a.- ¿Cuántos átomos hay en 5.10 moles de azufre (S)?

¿Qué queremos encontrar? Átomos de S =? Dato = 5.1 mol S Si consideramos que 1 mol de S= 6.022 X 1023 átomos de azufre (S) Entonces Átomos de S = 5.1 mol S ( )

Mol de S se cancela con mol de S Por lo tanto R = 30.1722 X 1023 átomos de S

b.- ¿Cuántos moles de átomos de cobalto (Co) hay en 6.00 ×109 (6 mil millones) de átomos de Co?

¿Qué queremos encontrar? Mol de átomos de Co =?

Dato = 6.0 X 109 átomos de Co

( ) R= 9.9634 X 10-15 mol átomos de Co

c.- ¿Cuántos átomos de oro (Au) hay en 15.3 moles de Au? ¿Qué queremos encontrar? Átomos Au Dato 15.3 mol Au ( )

...