Masa Conservacion

Sesión No. 9 “ESTEQUIOMETRÍA”

OBJETIVO GENERAL

 Aplicar el principio de conservación de la masa en los cálculos estequiométricos relacionados con compuestos y reacciones químicas.

OBJETIVOS PARTICULARES

• Identificar los conceptos fundamentales y metodológicos involucrados en los cálculos estequiométricos

• Escribir la ecuación química balanceada y calcular el balance de masa de una reacción química

• Constatar la importancia del balance de masa en la formación y ejercicio profesional del ingeniero químico.

INTRODUCCIÓN

La Estequiometría es la rama de la química responsable del estudio y aplicación de las relaciones cuantitativas (en masa y/o molares) existentes en toda combinación química, ya sea en la formación de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reacción química. Así, constituye la base de la química analítica cuantitativa y de todos los cálculos en un proceso químico, incluidos los balances de materia, energía y económico.

El fundamento teórico de la estequiometría se halla en las denominadas “leyes ponderales”, entre las cuales destacan la ley de conservación de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes.

Para los cálculos estequiométricos aplicados a un compuesto, el punto de partida es la correspondiente fórmula química que representa a dicho compuesto, de la cual se deducen las relaciones que deberán cumplirse en el caso particular en estudio. Esto es, para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo, se pueden establecer las siguientes razones:

 Molares. Los correspondientes subíndices representan la razón molar entre los elementos componentes, expresada en cualquier unidad molar:

2mol Na/mol Na2C2O4, 2mol Na/2mol C, 2kmol Na/4kmol O,…

 En masa. Los productos de la masa atómica por el respectivo subíndice de cada elemento, corresponden a las relaciones gravimétricas entre los mismos, expresadas en cualquier unidad de masa:

(23) g Na / 2(12) g C, 2(23) kg Na / 4(16) kg O,. . . . . .

En el caso específico de un hidrato, por ejemplo FeSO4·7H2O, el coeficiente del agua equivale a un subíndice para esta especie hidratada; esto es, hay 7 mol H2O / 1 mol FeSO4 , 1 kmol Fe / 7 kmol H2O, 7(18) g H2O / 152 g FeSO4, …

Para los cálculos estequiométricos en una reacción química, el punto de partida es la correspondiente ecuación química balanceada; así, para la reacción

4 NH3 + 5 O2  4 NO + 6 H2O

se pueden establecer las relaciones siguientes:

 Molares. Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones molares entre reactivos y productos:

4 mol NH3 / 5 mol O2, 4 kmol NH3 / 4 kmol NO, 4 mol NO / 6 mol H2O, etc.

 En masa. Las relaciones gravimétricas corresponden ahora a los productos del coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia:

4(17) g NH3 / 5(32) g O2, 4(17)kg NH3/4(30) kg NO, etc.

El método de cálculo a seguir, ya sea mediante la aplicación de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversión (molares o en masa), debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de cálculo.

Esto es, si la base de cálculo está expresada en términos molares, los cálculos deberán realizarse mediante la aplicación de factores o relaciones molares; en caso contrario, la base de cálculo debería convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa.

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