Diapositiva 1

1
2.1 CANTIDAD DE SUSTANCIA (6 clases) 2.1.1
Cantidad de sustancia (6 de septiembre) 2.1.1.1
Concepto de mol y relación entre peso atómico y
masa molar 2.1.2 Reacción Química (6 y 11 de
septiembre) 2.1.2.1. Ley de la conservación de
la materia 2.1.2.2. Ecuaciones
Químicas 2.1.2.3. Balances de
reacciones 2.1.2.4. Tipos de
reacciones 2.1.2.5. Reacciones
ácido-base 2.1.2.6. Reacciones oxidación y
reducción (estado de ox., No. de oxidación,
balance) 2.1.3. Estequiometría (13 y 18 de
septiembre) 2.3.1. Composición elemental y
formula mínima 2.3.2. Cálculos
estequiométricos 2.3.3. Reactivo limitante y
rendimiento de la reacción 2.1.4. Unidades de
concentración (20 y 25 de septiembre) 2.4.1.
Porcentaje en masa, volumen 2.4.2.
Concentración molar, molal y diluciones 2.4.3.
Estequiometría de reacciones en disolución 2.2
EQUILIBRIOS QUIMICOS (5 Clases) 2.2.1 Ley de
acción de masas (27 de septiembre y 2 de
octubre) 2.2.1.1 constantes de
equilibrio 2.2.1.2 Equilibrios
heterogéneos 2.2.1.3 Perturbación del
equilibrio 2.2.2 Equilibrio Ácido-Base
(Bronsted-Lowry) (4 de octubre) 2.2.2.1
Propiedades acidas-básicas del agua y concepto de
pH 2.2.2.2 Constantes de equilibrio Ka y
Kb 2.2.3 Ácidos-Base y estructura química (9 de
octubre) 2.2.3.1 Ácidos binarios y
terciarios 2.2.3.2 Ácidos orgánicos 2.2.3.3
Cationes metálicos 2.2.4 Ácidos y bases de
Lewis (11 de octubre)
EXAMEN 2 16 de octubre
2
CLASE 1
3
CANTIDAD DE SUSTANCIA

• La CANTIDAD de SUSTANCIA aparece gracias a la
  consolidación de la teoría atómica molecular, ya
  que su introducción en 1 rxn química hace que se
  centre más la atención en la relación entre el
  de partículas que intervienen en la misma, que en
  los pesos de combinación.
• Su introducción hace posible contar en el nivel
  microscópico las entidades elementales a partir
  de las masas o los volúmenes de combinación de
  las sustancias que reaccionan.

-
Cantidad de sustancia
4

• En sustancias iguales se puede medir sin
  problemas en unidades de masa o de volumen
• El problema surge cuando queremos comparar
  cantidades en sustancias diferentes.
• Aquí el concepto de cantidad de sustancia
  tendría que basarse en la cuenta de las
  partículas imperceptibles que conforman la materia

5
Constante de Avogadro
No 6.02214199 x 1023 entidades elementales/mol

• Entidades elementales átomos, iones, moléculas,
  fórmulas, e-.
• 1 mol de átomos de carbono
• 1 mol de iones Na
• 1mol de núcleos de He
• 1 mol de moléculas de O2
• 1 mol de e-
• 1 mol de fórmulas NaCl

Cuántos átomos de sodio hay en la siguiente
cantidad de sustancia 0.3 moles de átomos de
sodio? El No nos permite transformar cantidad de
sustancia, n, a número de partículas , N.
6.02 x 1023 átomos de Na 1 mol Na
N átomos de Na 0.3 mol Na
N 1.81 x 1023 átomos de Na
6
ACTIVIDAD Se tiene una muestra de benceno con
1.27 x 1022 moléculas. Calcula la cantidad de
sustancia en dicha muestra, expresada como moles
de moléculas de benceno.
Como se mide la cantidad de sustancia?
Se mide indirectamente, a través de una propiedad
que sea proporcional al de entidades
elementales, como puede ser la masa, el peso o
inclusive el volumen.

• Los pesos atómicos relativos NO tienen unidades,
  ya que se refieren a un cociente entre 2 pesos, o
  sea, a 1 peso atómico comparado con el de 1 átomo
  patrón.
• Siglo XIX
• Peso atómico de A Peso del átomo A
• Peso de átomo de hidrógeno
• Definición actual
• Peso del átomo de A Peso
  atómico de A
• 1/12 del peso del átomo de carbono 12
• Se puede sustituir la palabra peso por masa
  ya que una comparación entre 2 pesos es idéntica
  a una comparación entre 2 masas en el mismo lugar
  de la tierra

7

• Peso atómico de A Masa
  del átomo de A
• 1/12 de la masa del átomo de
  carbono-12
• El resultado no se altera si consideramos 2, 3, o
  más átomos de A y 2, 3, o más átomos patrón. En
  particular si consideramos 1 mol de dichos
  átomos
• Peso atómico de A Masa de
  1 mol de átomos de A
• 1/12 de la masa de un mol de átomos de
  carbono12
• Al numerador de esta expresión se le denomina
  masa molar del elemento MA y las unidades
  g/mol.
• Reconocemos que la masa de 1 mol de átomos de C12
  es exactamente 12g. Así llegamos a la importante
  expresión
• Peso atómico de A MA
  MA
• 1/12 (12g/mol) 1g/mol
• Si repetimos este proceso iniciando con el peso
  molecular del compuesto A, llegaríamos a una
  ecuación idéntica
• Peso molecular de A MA
• 1g/mol

8

• La masa molar de A, sea A un elemento o un
  compuesto, es igual al peso atómico o molecular
  de A, que es un número adimensional, multiplicado
  por la unidad 1g/mol.
• MA peso atómico o molecular de A (1g/mol)
• El peso atómico relativo es un cociente sin
  unidades, en el que se compara la masa (o el
  peso) de 1 átomo dado con la doceava parte de la
  masa o peso de 1 átomo de carbono 12.
• Masa Molar es la masa de 1 mol de entidades
  elementales. Sus unidades son g/mol.
• Ambas cantidades, aunque muestran el mismo valor
  numérico, tienen diferentes unidades.
• Los datos de los pesos atómicos calculados de
  esta manera se encuentran en cada casilla de la
  tabla periódica.

9
MASA MOLAR DE UNA FÓRMULA
La masa molar se obtiene al sumar las masas
molares de los átomos que constituyen la molécula
o fórmula, sin olvidar que los subíndices de los
símbolos elementales hablan del número de átomos
de ese elemento presentes en la fórmula.
1 mol de agua, H2O, contiene 1 mol de átomos de
oxígeno y 2 moles de átomos de hidrógeno. Así la
masa molar se calcula al sumar la masa de 1 mol
de oxígenos (16g) y 2 moles de hidrógenos
(2g). MH2O (1)16 (2)1g de agua
18 g/mol 1 mol de moléculas de agua
10
NÚMERO DE MOLECULAS EN CIERTA MASA Indica las
moléculas de agua que hay en una muestra con 10g
de agua. Las unidades de la incógnita son
moléculas de agua y las del dato son gramos de
agua. 10g H2O 1 mol H2O 6.02 x 1023
moléculas de H2O 3.35 x 1023 moléculas de
H2O 18 g H2O 1
mol H2O

• Calcula el número de fórmulas de NaCl en 3.54
  moles de NaCl
• Calcula la cantidad de sustancia de S8 en una
  muestra con 2.43 x1024 moléculas de S8.
• Calcula la masa de una muestra de benceno, C6H6
  que contiene 3.8 x 1023 moléculas de C6H6.
• Calcula la cantidad de sustancia de NO en el aire
  de una habitación que contiene 3.3 x 10-5g NO.
• La masa molar del Cu es de 63.45 g/mol cuál es
  la masa de 1 átomo de Cu?

11

• 6. Calcula la masa en gramos que hay en
• 5.02 moles de oro
• 0.050 moles de uranio
• 14.5 moles de neón
• 3.5 x 10-3 moles de polonio
• 7. Calcula la cantidad de sustancia presente en
  cada una de las siguientes masas
• a)12g de Na
• b) 0.03g de platino
• c) 0.875g de As
• d) 0.986g de xenón
• 8. Cuantos átomos hay en 1 g de Cu?
• 9. En que muestra hay más átomos de plata? La
  masa molar de la plata es de 107.9g/mol
• 6.7g de plata
• 0.16 moles de plata
• 6.53 x 1022 átomos de plata

12
REACCIONES QUÍMICAS
Jabón
cosméticos
Telas sintéticas
Para obtener la gran mayoría de estos productos,
han sido necesarios un sinnúmero de procesos que
involucran transformaciones de unas sustancias en
otras, esto es, de reacciones químicas.
Celdas solares plásticas
13
Suceden espontáneamente en el mundo que nos
rodea, ejemplos
Revelado fotográfico
Oxidación de metales
Encender un cerillo
Procesamiento de alimentos
Sucede 1 rxn química cuando unas sustancias
iniciales (reactivos) se transforman en otras
(productos) que tienen diferentes propiedades
físicas y químicas.
14
Ley de la Conservación de la Materia

• En toda rxn química, la masa total presente antes
  y después del cambio es la misma
• Si se piensa en 1 rxn química como un reacomodo
  de átomos a nivel molecular, es fácil entender la
  ley de conservación de la materia, pues las
  partículas individuales no se transforman unas en
  otras, sino que sólo cambia la forma en la que
  están asociadas.

LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA En 1 rxn química
la masa se conserva.
15
Ecuaciones químicas

• 1 rxn química se representa por medio de una
  ecuación química
• se utilizan las fórmulas químicas de las
  sustancias puras, símbolos como la adición ()
  para expresar la participación de varias
  sustancias y la ocurrencia de reacción con una
  flecha (?)

Símbolo Significado
Se usa 2 fórmulas para indicar la presencia de varios reactivos o productos
? Flecha de rxn separa los reactivos de los productos. Indica produce
? Indica que la rxn puede ocurrir en ambas direcciones
? Indica la formación de 1 precipitado que cae x gravedad al fondo del vaso
? Indica que se desprende un gas, es equivalente a usar (g)
(s) Se utiliza para indicar que la sustancia se encuentra en estado sólido
(l) Indica que la sustancia se encuentra en estado líquido
(g) Indica que la sustancia se encuentra en estado gaseoso
(ac) Indican que la sustancia se encuentra en disolución acuosa
? Calor ? ? Indica que la rxn requiere energía térmica para llevarse a cabo
H2SO4 ? Indica que se requiere de dicha sustancia para que la rxn ocurra.
16
Carbonato de calcio, sólido, en presencia de
calor, se descompone en óxido de calcio, también
sólido, y dióxido de carbono gaseoso
1 Ca 1 C 3 O
1 Ca 1 C 3 O
En 1 compuesto
En 2 compuestos
1 ecuación química contiene algo más que la
descripción de los compuestos participantes,
habla también de la proporción de c/elemento
presente en ellos y muestra la conservación de la
materia, a través de la igualdad en el de
átomos a ambos lados de la flecha
1 mol de carbonato de calcio se descompone con
el calor para producir 1 mol de óxido de calcio y
1 mol de dióxido de carbono
MCaCO3 MCa MC 3MO 40 12 3(16) 100
g/mol MCaO MCa MO 40 (16) 56
g/mol MCO2 MC 2MO 12 2(16) 44 g/mol
100g de carbonato de calcio se descomponen para
producir 56g de óxido de calcio y 44g de dióxido
de carbono
17
Manifestaciones de qué ocurre en una rxn química
Cambio de color
Metales que se dejan expuestos a la interperie,
sufren un cambio de coloración al formarse en sus
superficie un óxido, producto de la rxn entre el
metal y el oxígeno del aire
Cambio de energía
RXN exotérmica Metales alcalinos con agua.
Desprende energía en forma de calor
RXN endotérmica quemar un pedazo de madera.
Absorbe energía en forma de calor
18
Desprendimiento de un gas

• Olor de 1 huevo descompuesto debido al
  desprendimiento de sustancias que contienen S.
• Alka Seltzer en un vaso con agua.

Formación de un precipitado
Cuando se mezclan 2 soluciones y se observa la
formación de 1 sólido, es una evidencia que ha
ocurrido una reacción química. El sólido formado
se le llama precipitado
19
TAREA

• una moneda de 12g contiene 10g de Ag y 2g de Cu.
  Los pesos atómicos son respectivamente 107.9 y
  63.5g/mol. cuántos átomos de Ag y de Cu han en
  la moneda?
• Cuál es la masa de 1 pedazo de aluminio que
  tiene tantos átomos como los que existen en 2g de
  O2? Los datos de las masas molares son 27 g/mol
  para el Al y 32g/mol para el oxígeno molecular
• en cada uno de los siguientes pares, qué
  sustancia contiene el mayor número de átomos
• 1 mol de Cl o 1 mol de Cl2
• 1 átomo de F o 1 molécula de flúor
• 53.4 g de Fe o 53.4 g de Cu
• Qué muestra tiene mayor masa?
• 1 mol de Fe o 1 mol de Mg
• 6.02x1022 átomos de Fe o 1 mol de Na
• 1 molecula de O2 o 1 átomo de O
• el elemento mas abundante en el mar (sin contar H
  y O) es el cloro. Existen 19g de este elemento en
  cada litro de agua de mar. Si el volumen de los
  océanos es 1.4x1021 litros,
• calcula la masa de cloro en el mar
• indica a cuántos moles de átomos corresponde.

20
CLASE 2
21
Balanceo de ecuaciones
Una ecuación química proporciona información
cuantitativa cuando está balanceada
Na (s) Cl2 (g) ? NaCl (s)
2 Na (s) Cl2 (g) ? 2 NaCl (s)
REGLAS (transformación de dióxido de carbono y
agua para obtener glucosa más oxígeno)

1. Escribir correctamente las fórmulas tanto de
   reactivos como de productos incluyendo el estado
   de agregación en el que se encuentran

CO2 (g) H2O (l) ? C6H12O6 (ac) O2 (g)
22

1. Contar los átomos de cada elemento presentes en
   cada lado de la flecha de rxn.

CO2 (g) H2O (l) ? C6H12O6 (ac) O2 (g)
1 C 2 H 3 O
6 C 12 H 8 O
3. Tratar de balancear el átomo o ion más
abundante, pero que se encuentre sólo en un
reactivo y un producto, encontrando además el
mínimo común múltiplo entre los coeficientes
obtenidos. (H)
CO2 (g) 6 H2O (l) ? C6H12O6 (ac) O2 (g)

• Repetir el paso anterior con cada uno de los
  siguientes átomos. Para balancear el C.
• Finalmente, el oxígeno se balancea.

6 CO2 (g) 6 H2O (l) ? C6H12O6 (ac) O2 (g)
6 CO2 (g) 6 H2O (l) ? C6H12O6 (ac) 6 O2 (g)

1. Revisar que todos los átomos estén balanceados

6 CO2 (g) 6 H2O (l) ? C6H12O6 (ac) 6 O2 (g)
6 C 12 H 18 O
6 C 12 H 18 O
23
Tipos de reacciones
RXNs de Síntesis
Cuando 2 o más sustancias se combinan para formar
un solo compuesto. Ejemplo oxidación del hierro.
4Fe (s) 3O2 (g) ? 2Fe2O3 (s)
RXNs de Descomposición
Se da cuando 1 sustancia produce 2 o más
sustancias más simples. Ejemplo descomposición
de una sustancia en sus elementos, como la
electrolisis Los ácidos formados por la unión
de 1 óxido de no-metal y agua, se separan al
calentarlos en sus compuestos de origen.
2 H2O (l) ? 2H2 (g) O2 (g)
H2SO4 (ac) ? H2O (l) SO2 (g)
http//www.youtube.com/watch?vOTEX38bQ-2w
24
El hidróxido de calcio se descompone por
calentamiento en cal viva y agua
Ca(OH)2 (s) ? CaO (s) H2O (l)
Calentamiento del clorato de potasio
2 KClO3 (s) ? 2 KCl (s) 3 O2 (g)
RXNs de Desplazamiento Simple
Cuando un elemento toma el lugar de otro en un
compuesto. Mezclar un ácido fuerte con el zinc se
sustituyen por Zn los Hs del ácido. Sustituir
un halógeno por otro Un metal por otro que se
encuentra combinado en una sal
Zn (s) 2 HCl (ac) ? ZnCl2 H2 (g)
F2 (g) 2 NaCl (ac) ? Cl2 (g) 2NaF (ac)
Pb (s) CuSO4 (ac) ? PbSO4 Cu (s)
25
RXNs de Doble Desplazamiento
Se llevan a cabo por lo general entre 2
compuestos iónicos disueltos en agua, donde cada
1 de los cationes intercambia posición con el
otro. Comúnmente este tipo de reacciones se hacen
evidentes por la formación de una sal insoluble o
precipitado.
NaCl (ac) AgNO3 (ac) ? NaNO3 (ac) AgCl
(s)?
RXNs de Combustión
Son las rxns de combinación con el oxígeno que
liberan energía térmica y luminosa. Algunos
metales, como el Na o Mg Al quemar una vela y
en el motor de los automóviles, al quemarse la
gasolina (rxns de combustión de hidrocarburos
con oxígeno).
2 Mg (s) O2 (g) ? 2 MgO (s)
2C8H18 (l) 25 O2 (g) ? 16 CO2 (g) 18 H2O
(g)
26
RESUMEN
Tipo de RXN Forma general Explicación
De síntesis A B ? AB 2 o más sustancias se combinan para dar una más compleja
De Descomposición AB ? A B 1 sustancia se descompone en 2 o más sustancias más simples
De desplazamiento simple A BC ? AB C 1 elemento reemplaza a otro en un compuesto
De doble desplazamiento AB CD ? AD BC Entre 2 sustancias iónicas que intercambian sus iones.
Balancea y Clasifica las siguientes reacciones

1. Ni (s) F2 (g) ? NiF4 (l)
2. Fe (s) H2O (g) ? Fe2O3 (s) H2 (g)
3. H3BO3 (s) ? B2O3 (s) H2O (l)
4. CH3OH (l) O2 (g) ? CO2 (g) H2O (g)
5. B2O3 (s) HF (ac) ? BF3 (g) H2O (l)

27
Reacciones ácido-base

• Sabor agrio
• Reaccionan con algunos metales como el Fe, Mg y
  Zn produciendo H2
• Descomponen los carbonatos y bicarbonatos
  liberando CO2

• Sabor amargo
• Al contacto con la piel se sienten jabonosas.

ácidos
bases

Al poner en contacto 1 ácido con 1 base, las
propiedades de cada uno se pierden, diciéndose
que se NEUTRALIZAN
28
La definición más utilizada la propuso Bronsted
en 1923, que se aplica principalmente a las
disoluciones acuosas. ÁCIDO es un donador de
protones o iones hidrogeno BASE acepta protones.
HCl (ac) H2O ? H3O(ac) Cl- (ac)
HCl cede un protón al agua dando lugar al ion
hidronio, H3O y lo mismo sucede con el HNO3. el
agua está aceptando 1 protón y sería una base.
NH3 (ac) H2O ? NH4(ac) OH- (ac)
La molécula de amoniaco se comportó como 1 base
aceptando 1 protón del agua. El agua aquí es 1
ácido.
Na2CO3 (ac) H2O ? 2Na(ac) HCO3- (ac)
OH- (ac)

• Un ácido de Bronsted reacciona con el agua, le
  transfiere a ésta 1 protón, formando H3O
• Una base de Bronsted reacciona con el agua,el
  agua cede un protón a la base originandose un ion
  OH-.

29
Es una reacción de transferencia de protones. El
agua es 1 sustancia anfotérica, que puede
presentar comportamiento como ácido o como base,
según la naturaleza de la especie química con la
que reaccione
Ácido agua H3O Base agua OH-
La rxn de 1 ácido con 1 base produce agua OH-
(ac) H3O ? 2H2O
Rxns de neutralización
HCl (ac) NaOH (ac) ? NaCl (ac) H2O
NH3 (ac) HNO3 ? NH4NO3 (ac)
En las rxns ácido-base se puede reconocer algunos
tipos de reacciones presentadas anteriormente La
1ra rxn puede clasificarse como de doble
desplazamiento mientras que la 2da. Como de
síntesis.
30
Identifica los ácidos, las bases y las sales en
los reactivos y productos. Clasifica también las
reacciones.
HClO4 KOH ? KClO4 H2O
H2SO4 Na2CO3 ? Na2SO4 H2CO3
NH3 HF ? NH4F
2HCl Mg(OH)2 ? MgCl2 2H2O
Na2O H2O ? 2NaOH
CO2 H2O ? HCO3- H
NaOH CO2 ? NaHCO3
NH4Cl (s) ? NH3 (g) HCl (g)
31
Reacciones de óxido-reducción

• Son aquellas en las que cambia el de oxidación
  de por lo menos 2 átomos de los que participan en
  la rxn.
• Reactivos 1Cu y 1Cl Productos 1Cu y 2Cl
• Cu pasó de 1 a 2
• Fe pasó de 3 a 2
• El Cu se oxida y el Fe se reduce.

CuCl FeCl3 ? CuCl2 FeCl2
1 elemento se oxida cuando aumenta su de
oxidación y se reduce cuando disminuye
Zn CuCl2 ? ZnCl2 Cu
32
el elemento que se oxida y cuyo de oxidación
aumenta, pierde electrones, y el que se reduce
disminuye el oxidación, gana electrones.
2Li ½ O2 ? Li2O
2Al 3/2 O2 ? Al2O3
El Metal al combinarse con el oxígeno aumenta su
de oxidación, se oxida, mientras que el oxígeno
al pasar de su forma elemental a la de ion óxido,
su de oxidación va de o a -2 y se reduce.
El metal perdió electrones y el oxígeno los ganó
33
Asignación de números de oxidación
Regla 1. el de oxidación de 1 elemento puro es
cero. Hg, Na, O2, Fe, etc. Regla 2. el de
oxidación de un ion monoatómico es igual a su
carga. Cu2 es 2, S2- es -2. Regla 3. Algunos
elementos tienen el mismo de oxidación en casi
todos sus compuestos y pueden servir como
referencia para determinar los s de oxidación de
otros elementos en los compuestos. a) el
hidrógeno es 1 a menos que esté combinado con 1
metal en un hidruro, y sería -1 b) el
Flúor es -1 c) el oxígeno es de -2 en casi todos
los compuestos. En los peróxidos existe
un enlace O-O, es -1 d) En los compuestos
binarios, los átomos del grupo 16 (O, S, Se, Te)
tienen un de oxidación de -2, excepto
cuando están combinados con oxígeno o con
halógenos. e) Los metales alcalinos (Li, Na, K,
Rb y Cs) tienen siempre de oxidación 1
y los alcalino-terreos (Be, Mg, Ca, Sr, Ba)
tienen 2 Regla 4. La suma de los s de
oxidación de los elementos en 1 compuesto neutro
es cero la suma de los s de oxidación para
los elementos de 1 ion poliatómico es igual a
la carga del ion.
34

• ACTIVIDAD
• Asignación de números de oxidación.
• SO2 b) SO32- c) KMnO4 d) K2Cr2O7

Balanceo de rxns por el método del ion electrón
Balancear en medio ácido la rxn que nos muestre
la oxidación de Fe2 a Fe3 y la reducción del
oxígeno del agua oxigenada,H2O2 al agua H2O
Paso 1. Escribir la ecuación no balanceada para
la reacción en forma iónica. Fe2 H2O2 ?
Fe3 H2O Paso 2. Separar la reacción en 2
medias reacciones oxidación Fe2 ?
Fe3 reducción H2O2 ? H2O esta última es 1 rxn
de reducción ya que el oxígeno en el peróxido de
hidrógeno tiene un de oxidación de -1 y en el
agua de -2 Paso 3. Balancea los átomos
diferentes a oxígeno e hidrógeno, si es
necesario. En este caso los átomos de Fe están
balanceados, luego no se requiere ningún balanceo.
35
Paso 4. Para rxns en 1 medio ácido, añade H2O
para balancear los átomos de oxígeno y Hpara
balancear los átomos de hidrógeno. En este caso,
la rxn de reducción requiere el balanceo de 1
oxígeno, por lo cual añadimos un agua a la
derecha H2O2 ? 2 H2O Ahora equilibramos
los hidrógenos, colocando 2H a la
izquierda Reducción 2H H2O2 ? 2H2O Paso
5. Añade electrones a cada lado de las 2 rxns
para balancear las cargas. La rxn de oxidación
requiere de 1 e- a la derecha, de tal forma que
la suma de cargas siempre sea 2 oxidación
Fe2 ? Fe3 e- La rxn de reducción requiere 2
e- a su izquierda, de tal forma que sea neutra su
carga en ambos lados reducción 2e- 2H
H2O2 ? 2H2O Paso 6. Iguala el de e- que se
transfieren en la rxn de oxidación y en la de
reducción, multiplicando una o las 2 medias rxns
por los coeficientes apropiados. En este caso
basta multiplicar la rxn de oxidación por 2, para
que los 2e- que entran en la rxn de reducción
salgan en la de oxidación. oxidación 2Fe2 ?
2Fe3 2e- reducción 2e- 2H H2O2 ? 2H2O
36
Paso 7. Ambas rxns pueden ahora sumarse,
cancelándose los e-s en ambas. Balancea lo que
pueda restar por por inspección. 2Fe2 2H
H2O2 ? 2Fe3 2H2O La rxn debe haber
quedado balanceada en cada uno de sus átomos, al
igual que en su carga.
Cuando el balanceo se desee llevar a cabo en
medio básico, el paso 4 debe plantearse de otra
manera.
Balancear en medio básico la oxidación del ion
yoduro (I-) por el ion permanganato (MnO4-), para
dar yodo molecular (I2) y óxido de manganeso (IV)
MnO2
Paso 1. ecuación sin balancear MnO4- I- ?
MnO2 I2 Paso 2. Las medias reacciones
son oxidación I- ? I2 reducción MnO4- ?
MnO2 El yoduro -1 se convierte en yodo elemental,
con de oxidación cero y el Mn del permanganato
pasa de 7 a 4 en el óxido. Paso 3. Balancea
los átomos de yodo oxidación 2I- ? I2
37
Paso 4. balancear los oxígenos en la rxn de
reducción, añadimos 2H2O a la derecha y añadimos
4H a la izquierda Reducción 4H MnO4 -
? MnO2 2H2O Como la rxn tiene lugar en medio
básico y hemos añadido 4H añadimos ahora 4OH- a
ambos lados de la ecuación Reducción 4H
4OH- MnO4- ? MnO2 2H2O
4OH- Combinando ahora los H con los OH- para
formar agua y llevando a cabo la cancelación de
aguas en ambos lados Reducción 2H2O MnO4-
? MnO2 4OH- Paso 5. Añadir 2 e- al lado
derecho de la rxn de oxidación, para que la carga
sea en todo momento -2 oxidación 2I- ? I2
2e- Y añadir 3 e- a la rxn de reducción, para que
su carga sea -4 en todo momento Reducción 3e-
2H2O MnO4- ? MnO2 4OH- Paso 6.
Iguala los e- cedidos por la rxn de oxidación con
los requeridos por la de reducción multiplicando
la primera por 3 y la segunda por
2 oxidación 6I- ? 3I2 6e- reducción 6e-
4H2O 2MnO4- ? 2MnO2 8OH- Paso 7.
Sumar las 2 rxns para obtener la respuesta
final 6I- 4H2O 2MnO4- ? 3I2 2MnO2
8OH- Damos una revisión y verificamos que
todos los átomos y las cargas esten balanceadas.
38
TAREA

•  
• balancea las siguientes reacciones por tanteos e
  indica a qué tipo de reacción pertenecen.
• Fe (s) O2 (g) ? FeO (s)
• Zn (s) H2SO4 (ac) ? Zn2SO4 (ac) H2 (g)
• N2 (g) O2 (g) ? NO (g)
• C3H8 (g) O2 (g) ? CO2 (g) H2O (g)
• Mg (s) CrCl3 (ac) ? MgCl2 (ac) Cr (s)
• KBr (ac) AgNO3 (ac) ? AgBr (s) KNO3 (ac)
• NaCl (s) ? Na (l) Cl2 (g)
• Cu (s) Pb(NO3)2 (ac) ? Cu(NO3) (ac) Pb (s)
• En un periodo de 1 semana observa 5 reacciones
  químicas diferentes que se lleven a cabo a tu
  alrededor, anota cómo te diste cuenta de que en
  realidad ocurrían dichas reacciones.
• 3. Traduce las siguientes frases a ecuaciones
  químicas balanceadas
• a) cuatro moles de amoniaco gaseoso y siete moles
  de oxígeno molecular se unen para
• formar seis moles de agua líquida y cuatro
  moles de óxido de nitrógeno (IV).
• b) Un mol de sulfuro de hierro (II) sólido
  reacciona con dos moles de ácido clorhídrico
• acuoso para formar un mol de cloruro de
  hierro (II) acuoso y un mol de ácido sulfhídrico,
  
• que se desprende como gas

39

• asigna números de oxidación a cada elemento en
  los siguientes
• compuestos
• Na2CO3
• PCl5
• POCl3
• (NH4)NO3
• balancea las siguientes ecuaciones redox por el
  método del ion
• electrón
• Fe2 Cr2O7-2 ? Fe3 Cr3 en medio ácido.
• Cu HNO3 ? Cu2 NO H2O en disolución
  ácida.
• S2O3-2 I2 ? S4O6-2 I- en disolución
  ácida
• Mn2 H2O2 ? MnO2 H2O en disolución
  básica
• Bi(OH)3 SnO2-2 ? SnO3-2 Bi (en
  disolución básica)
• completa cada una de las siguientes reacciones
  para que describan
• una neutralización
• a) HNO3 ?
• b) KOH ?
• c) NH3 ?
• d) Na2CO3 ?

40
CLASE 3
41
Fórmula mínima y fórmula molecular

• 1 fórmula química expresa las proporciones
  relativas de los átomos que constituyen el
  compuesto.
• 1 Fórmula molecular expresa el de átomos de
  c/elemento que forman 1 molécula del compuesto.
  Se emplea solamente en el caso de que esté
  realmente constituido x moléculas.
• 1 fórmula mínima es la reducción de 1 fórmula
  molecular a su mínima expresión entera.

Muchos Compuestos
Fórmula mínima Fórmula molecular
Agua H2O Amoniaco NH3 Dióxido de carbono
CO2 Metano CH4 Metanol CH4O.
En compuestos de carbono la fórmula molecular se
escribe de manera distinta para señalar el grupo
funcional
Metanol CH4O ó CH3OH es importante cuando se
tienen compuestos con la misma fórmula molecular
pero distinto grupo funcional
42
Composición Elemental
La composición en masa o composición elemental es
el porcentaje en masa de cada elemento en 1
compuesto o en 1 especie química.
La fórmula molecular de la hidracina es N2H4.
Determina su composición elemental.
Suponemos 1 mol de compuesto y determinamos la
masa molar del compuesto. 2(MN) 4(MH)
2(14.007) 4 (1.008) 32.046 g en 1 mol de
compuesto Calculamos la masa de c/1 de los
elementos en el compuesto mN 2 moles de
átomos de N 14.007 g de N
28.014 g de N 1 mol de átomos de
N mH 4 moles de átomos de H 1.008 g
de H 4.032 g de H 1 mol
de átomos de H
43
Si calculamos el en masa de la hidracina pero
ahora utilizamos la fórmula mínima (NH2),
obtenemos lo siguiente
44
La masa total del compuesto ahora es 16.023 g y
es el 100 N 14.007g 100
de masa 87.42 16.023g H 2.016g
100 de masa 12.58 16.023g
COMPOSICIÓN ELEMENTAL
FÓRMULA MÍNIMA FÓRMULA MOLECULAR
45
Composición Elemental y fórmula mínima

• Se puede obtener la fórmula mínima a partir de la
  composición elemental.

El análisis elemental de 1 compuesto muestra que
tiene 3.08 en masa de hidrógeno (H), 31.61 en
masa de fósforo (P) y 65.31 en masa de oxígeno
(O) 100 Para calcular la masa de c/elemento
presente tenemos que tomar una muestra del
compuesto y conocer su masa. Supongamos que
tenemos 100g de compuesto. Hidrógeno 3.08g Fósforo
31.61g Oxígeno 65.31g
100g Calcular la cantidad de sustancia nH 3.08g
de H 1 mol de átomos de H 3.055moles de
átomos de H 1.008g de H nP 31.61g de P 1
mol de átomos de P 1.021moles de átomos de
P 30.974g de P nO 3.08g de O 1 mol de
átomos de O 4.082moles de átomos de
O 15.999g de O
46
ACTIVIDAD a)1 muestra de 1 compuesto tiene 47.98
de Zn y 52.02 de Cl. Determina la fórmula
mínima b) 1 muestra de 2.5g de 1 compuesto tiene
3.08 de H, 31.61 de P y 65.31 de O. Calcula la
fórmula mínima. c)El análisis elemental de 1
compuesto indica que se tiene 40.92 de C, 4.58
de H y 54.50 de O. Determina la fórmula mínima.
47
Composición Elemental y fórmula molecular

• La fórmula que se obtiene a partir del análisis
  elemental es siempre la fórmula mínima.
• Para la fórmula molecular necesitamos conocer la
  masa molar del compuesto y la fórmula mínima que
  podemos calcular de la composición elemental.
• La masa molar de 1 compuesto tiene que ser un
  múltiplo entero de la masa molar de su fórmula
  mínima.

• La fórmula mínima de un compuesto es C3H4O3 y su
  masa molar es 176.12 g/mol. Determina su fórmula
  molecular.
• Determinar la masa molar de la fórmula mínima
• 3(12.011) 4(1.008) 3(15.999)
  88.062g/mol
• Dividimos la masa molar del compuesto entre la
  masa molar de la fórmula mínima.
• 176.12/88.062 1.999
• La fórmula molecular es el doble de la fórmula
  mínima
• C6H8O6

48
ACTIVIDAD 1 muestra de 5.7g de 1 compuesto tiene
85.62 de C y 14.38 de H. Su masa molar es igual
a 98.182g/mol. Determina la fórmula mínima y la
fórmula molecular del compuesto.
Otros cálculos con la composición elemental

• A veces resulta importante conocer la masa de
  determinado elemento que se puede obtener de 1
  compuesto, sobretodo en la industria minera.
• La calcopirita contiene principalmente Cu pero
  además contiene Fe y S. Su fórmula química es
  CuFeS2. si de 1 mina se extraen 4.5x103 Kg del
  mineral cómo saber cuánto Cu y cuánto Fe se
  puede extraer?
• Con la fórmula del compuesto sabemos la
  proporción de Cu y Fe que tenemos y podemos
  calcular el en masa de estos elementos, por lo
  que 1ro calculamos la masa molar del compuesto
• (63.546) (55.857) 2(32.06) 183.513g/mol
• 2. De esa masa total, 63.546g son de Cu y 55.847g
  son de Fe. Estas cantidades representan los
  siguientes porcentajes

Cu 63.546g 100 de masa 34.63
Fe 55.847g 100 de masa 30.43
183.513g
183.513g
49
3. Con estos datos y el valor de la masa de la
muestra, tenemos lo que se obtendrá de Cu y
Fe Cu 34.63 4.5 x 103Kg 1.558 x 103
Kg 100 Fe 30.43 4.5 x 103 Kg
1.369 x 103 Kg 100

• ACTIVIDAD
• La hematita es un mineral de Fe. Su fórmula
  química es Fe2O3. En una mina se extraen 7.8 x
  104 kg de mineral mensualmente. Calcula la
  cantidad de Fe que se obtiene de la mina en 1
  año.
• Calcula la cantidad de pirolusita (MnO2) que se
  tiene que extraer de una mina, si se quieren
  obtener 2.3 x 103kg de manganeso.

50
TAREA

• Fórmula mínima y fórmula molecular
• Determina la fórmula mínima del merthiolate, cuya
  composición elemental es 26.70 de C, 2.24 de
  H, 7.90 de O, 5.68 deNa, 7.92 de S y 49.45 de
  Hg. Si la masa molar del merthiolate es igual a
  404.82g/mol, determina la fórmula molecular.
• La cafeína es un estimulante del sistema nervioso
  central. Una muestra de 7.8g de cafeína contiene
  49.5 de C, 5.2 de H, 28.87 de N y 16.5 de O.
  Determina su fórmula mínima y su fórmula
  molecular. La masa molar de la cafeína es
  194g/mol.
• una muestra de 247g de uno de los componentes del
  esmog tiene 48.9g de C, 6.2g de H, 28.6g de N y
  el resto es oxígeno. Determina la composición
  elemental y la fórmula mínima del compuesto.
• Determina las fórmulas mínimas de los compuestos
  que tienen la composición elemental siguiente
• 1.65 de H, 19.68 de C y 78.66 de O
• 55.26 de K, 14.59 de P, 30.15 de O
• 33.88 de Cu, 14.94 de N, 51.18 de O
• 43.3 de Na, 11.35 de C, 45.3 de O
• 40.3 de C, 6.04 de H, 53.69 de O
•  

51

•  
•  
• Composición elemental
•  
• determina la composición elemental de los
  siguientes compuestos
• C6H6
• K2SO4
• CS2
• Mg3N2
• (NH2)2CO
• El latón amarillo que se utiliza en la
  fabricación de herramientas es una aleación
  formada por 67 de cobre y 33 de cinc. Calcula
  la cantidad en gramos de cobre que contiene una
  herramienta de 100g hecha de latón amarillo.
• El acero inoxidable es una aleación formada por
  80.6 de Fe, 0.4 de C, 18 de Cr y 1 de Ni.
  Calcula la cantidad en gramos de cada uno de
  estos elementos que hay en un utensilio de acero
  inoxidable con masa de 50g.
• La plata que se utiliza para la fabricación de
  anillos es una aleación formada por 92.5 de Ag y
  7.5 de Cu. Calcula la cantidad de plata que
  contiene un anillo que tiene una masa de 10.5g.

52
CLASE 4
53
Cálculos estequiométricos

• Es importante saber cuánto se produce en 1 rxn
  química o qué cantidad de reactivos se necesitan
  para obtener la cantidad deseada de productos.
• En la industria es necesario conocer cuánto se
  necesita y cuánto se produce de determinados
  compuestos.
• Interpretar a la rxn química de manera
  cuantitativa con cantidades.

La estequiometría es el estudio cuantitativo de
los reactivos y los productos en 1 rxn química.

• La cantidad de reactivos y productos que
  participan en 1 rxn química se pueden expresar en
  unidades de masa, volumen o cantidad de
  sustancia.
• Es mas conveniente utilizar la cantidad de
  sustancia.

54

• Los coeficientes estequiométricos obtenidos al
  balancear la ecuación, nos permiten conocer la
  cantidad de productos a partir de cierta cantidad
  de reactivos, o viceversa.
• Para poder trabajar con la ecuación química,
  definimos las razones estequiométricas.

1 razón estequiométrica es un parámetro constante
y universal para cada par de participantes en la
rxn y se obtiene con el cociente entre 2
coeficientes estequiométricos

• Para obtenerlos hay que tener las ecuaciones
  químicas balanceadas.
• 2CO (g) O2 (g) ? 2CO2 (g)
• La razón estequiométrica entre el monóxido de
  carbono (CO) y el oxígeno (O2) es
• 2 moles de CO
• 1mol de O2
• Esta razón indica las moles de monóxido de
  carbono que se requieren para reaccionar con 1
  mol de oxígeno.

55

• Para la misma rxn se pueden construir las razones
  estequiométricas siguientes. Esto indica que se
  obtienen 2 moles de CO2 por 2 moles de CO, o por
  1 mol de O2.
• 2 moles de CO 1 mol de O2
• 2 moles de CO2 2 moles de CO2

Lo mas importante para cualquier cálculo
estequiométrico es escribir la ecuación química
correctamente balanceada

• Para realizar cálculos estequiométricos se pueden
  seguir los siguientes pasos
• Escribe las fórmulas correctas de reactivos y
  productos y balancea la rxn química
• 2 H2 (g) O2 (g) ? 2 H2O (l)
• Cuando sea necesario calcula la cantidad de
  sustancia a partir de la masa de las sustancias
  cuyos datos estén dados en el problema.
  Supongamos que tenemos 4.5g de H2. calculamos la
  cantidad de sustancia de H2 con el empleo de su
  masa molar
• nH2 4.5g de H2 1 mol de H2 2.232 moles
  de H2
• 2.016g de H2

56

• Utiliza las razones estequiométricas para
  calcular la cantidad de las sustancias que deseas
  conocer. Para conocer cuánto oxígeno necesitamos
  y cuánta agua se produce en la rxn
• nO2 2.232 moles de H2 1 mol de O2
  1.116 moles de O2
• 2 moles de H2
• nH2O 2.232 moles de H2 2 moles de H2O
  2.232 moles de H2O
• 2 moles de H2
• Con la cantidad de sustancia y las masas molares
  de las sustancias puedes calcular la masa de las
  mismas. La masa molar del O2 es 31.998 g/mol y la
  del H2O es 18.015 g/mol, con lo cual tenemos lo
  siguiente
• mO2 1.116 moles de O2 31.998 g de O2
  35.709g de O2
• 1 mol de O2
• mH2O 2.232 moles de H2O 18.015g de H2O
  40.209g de H2O
• 1 mol de H2O
• Ahora sabemos que 4.5g de H2 necesitan 35.709g de
  O2 para reaccionar y producir 40.209g de H2O

57
TIPOS DE CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
58
CaCO3(s) ? CaO (s) CO2(g) CaO (s) SO2 (g) ?
CaSO3 (s)
EJEMPLO
Se producen 160,000 toneladas de desperdicio
sólido (CaSO3).cuánto SO2 se elimina y cuánto
CaCO3 se necesita en este caso?
59

• Como los coeficientes estequiométricos son
  iguales, la cantidad de sustancia de todos ellos
  es la misma. El CaO proviene de la 1ra rxn.
• También aquí los coeficientes estequiométricos
  son iguales, lo que significa que la cantidad de
  CaO proviene de la misma cantidad de sustancia de
  carbonato de calcio (CaCO3). Los resultados hasta
  ahora son
• Se producen 1.33x109 moles de CaSO3
• Con esto se eliminan 1.33x109 moles de SO2
• Para ello se necesitan 1.33x109 moles de CaO que
  provienen de 1.33x109 moles de CaCO3
• Estas cantidades de sustancia se pueden
  transformar en masas, con lo que tendremos

CaCo3(s) ? CaO (s) CO2(g)

• Se producen 1.6x1011 g de CaSO3
• Con esto se eliminan 8.52x1010 g de SO2
• Para ello se necesitan 7.45x1010g de CaO que
  provienen de 1.33x1011g de CaCO3

60
CaO (s) SO2 (g) CaSO3 (s)
Masa que se requiere 7.45 x 1010 8.52x1011
Masa que se produce 1.6x1011
Cantidad de sustancia que se requiere 1.33x109 1.33x109
Cantidad de sustancia que se produce 1.33x109
Mas ejemplos en el libro
61
TAREA

• Cálculos estequiométricos
•  
• La ilmenita es un mineral de titanio. Su fórmula
  química es FeTiO3 . Calcula la cantidad de
  titanio que se puede obtener de una mina, donde
  diariamente se extraen 6360Kg de ilmenita.
• De que mineral se puede extraer más hierro a
  partir de una masa fija de mineral, de la
  ilmenita (FeTiO3), de la cromita (Fe2Cr2O4) o de
  la magnetita (Fe3O4)? Justifica tu respuesta.
• Cuánto mineral se necesita extraer de una mina,
  si se quieren obtener 2.5x106kg de plomo a partir
  de la galena (PbS)?
• La reacción involucrada en el polvo para hornear
  (una mezcla de cremor tártaro y bicarbonato de
  sodio) es la siguiente
• KHC4H4O6 NaHCO3 ? KNaC4H4O6 H2O
  CO2
• Cremor bicarbonato
• Tártaro de sodio
• Una receta indica que se añadan 2 cucharaditas
  (8g) de cremor tártaro. Cuánto bicarbonato de
  sodio debe añadirse para que ambos materiales
  reaccionen completamente?

62

• el vidrio de cal y soda se emplea para hacer
  recipientes. El vidrio se prepara fundiendo
  carbonato de sodio (Na2CO3), piedra caliza
  (CaCO3) y arena (SiO2). La composición del vidrio
  resultante es variable, pero una reacción
  generalmente aceptada es la siguiente
• Na2CO3 CaCO3 6 SiO2 ? Na2O.CaO.6SiO2
  2CO2
• A partir de esta ecuación.Cuántos kilogramos de
  arena se requerirán para producir el suficiente
  vidrio para obtener 5000 botellas, cada una ocn
  suna masa de 400g?
• Un empresario está interesado en comprar una mina
  para extraer cobre. En su búsqueda encuentra dos
  opciones. La primera es una mina de calcopirita
  (CuFeS2) cuyo precio es 3.5x106 pesos. La segunda
  es una mina de malaquita (Cu2CO3(OH)2) que tiene
  un costo de 4.7x106 pesos. Si tú fueras el
  empresario, Cuál de las dos minas comprarías?
  Considera que la cantidad diaria de mineral que
  se puede extraer de ambas minas es equivalente

63
CLASE 5
64
Reactivo Limitante

• En la realidad, los reactivos no se encuentran en
  cantidades estequiométricas.
• Usualmente 1 o varios de los reactivos están en
  mayor cantidad de la que se requiere, por lo que
  al finalizar la rxn quedará un remanente de esos
  reactivos.

• Los reactivos limitantes son los que se terminan
  durante la rxn química.
• Cuando los reactivos limitantes se acaban, la rxn
  química no prosigue.
• Los reactivos en exceso son los que están en
  mayor cantidad que la que se requiere para
  reaccionar con los reactivos limitantes.
• De los reactivos en exceso, siempre quedará una
  cierta cantidad al terminar la reacción.

En los cálculos estequiométricos que involucran
la presencia de reactivos limitantes, lo 1ro que
hay que hacer es decidir cuales son estos
reactivos. Una vez determinados, el resto del
problema se resuelve como lo hemos hecho hasta
ahora, todo con base en la cantidad inicial de
reactivos limitantes
65
Para determinar el reactivo limitante
66

• Para hacer cálculos estequiométricos cuando hay
  reactivo limitante, puedes seguir los siguientes
  pasos
• Escribe las fórmulas correctas de reactivos y
  productos, y balancea la ecuación química.
• Cuando sea necesario, calcula la cantidad de
  sustancia a partir de la masa de las sustancias
  cuyos datos estén dados en el problema.
• Identifica el reactivo limieante. Todos los
  cálculos se realizan con base en la cantidad
  inicial del reactivo limitante
• Utiliza las razones estequiométricas para
  calcular la cantidad de sustancia de las
  sustancias que deseas conocer.
• Con la cantidad de sustancia y las masas molares
  puedes calcular la masa de las sustancias
• Siempre analiza tu resultado y pregúntate si es
  razonable o no.

67
Se tiene la siguiente reacción MnO2 4HCl ?
MnCl2 Cl2 2H2O Al inicio se ponen a
reaccionar 4.5g de MnO2 con 4g de HCl. cuánto
MnCl2, Cl2 y H2O se obtiene? Calcula la cantidad
de reactivo en exceso que queda sin reaccionar.

1. Calculamos la cantidad de sustancia inicial de
   los reactivos.
2. Ahora trabajamos con c/reactivo por separado
   utilizando la cantidad de sustancia inicial para
   ver cuanto se puede obtener de producto.

nMnO2 4.5g de MnO2 1 mol de MnO2
0.0518moles de MnO2
86.936g de MnO2 nHCl 4g de HCl 1 mol
de HCl 0.1097 moles de HCl
36.461g de HCl
HCl es el reactivo limitante
68

• Los cálculos siguientes los haremos con base en
  la cantidad inicial de reactivo limitante (HCl).
  Transformar la cantidad de sustancia en gramos
• 3.4481g de MnCl2 a partir de 4.5g de MnO2 y 4g
  de HCl se obtienen.
• Con estos datos calculamos la cantidad de Cl2 y
  de H2O que se obtiene de la misma reacción.
• Transformando en gramos

nMnCl2 0.0274 moles de MnCl2 125.844g de
MnCl2 3.4481g de MnCl2
1 mol de
MnCl2
nCl2 0.1097 moles de HCl 1 mol de Cl2
0.0274 moles de Cl2
4 moles de HCl
nH2O 0.1097 moles de HCl 2 moles de H2O
0.0548 moles de H2O
4 moles de HCl
mCl2 0.0274 moles de Cl2 70.906g de Cl2
1.9428g de Cl2
1 mol de Cl2
nH2O 0.10548 moles de H2O 18.015g de H2O
0.9872g de H2O
1 mol de H2O
69
5. Calcular la cantidad de reactivo en exceso
que queda sin reaccionar. Inicialmente teníamos
0.0518 moles de MnO2 y solo reaccionaron 0.0274
moles de MnO2
0.0518 0.0274 0.0244
mMnO2 0.0244 moles de MnO2 86.932 g de MnO2
2.1212g de MnO2
1 mol de MnO2
MnO2 4HCl MnCl2 Cl2 2H2O
Cantidad de sustancia inicial 0.0518 0.1097
reaccionan 0.0274 0.1097
Cantidad de sustancia que queda después de la rxn 0.0244 0 0.0274 0.0274 0.0548
Masa inicial 4.5g 4g
Masa que reacciona 2.382g 4g
Masa que queda despues de la rxn 2.1212g 0 3.448g 1.943g 0.987g
70
Rendimiento de 1 RXN
La cantidad de sustancia inicial de reactivo
limitante nos permite predecir la porción de
productos que podemos obtener
El rendimiento teórico de la rxn representa la
máxima cantidad de producto que podemos obtener
En la práctica muchas veces hay pérdidas en el
camino y se obtiene un rendimiento experimental,
el cual es la fracción de la cantidad esperada
que se obtiene realmente de la rxn.
Rendimiento experimental 100
de rendimiento
rendimiento teórico
El porcentaje de rendimiento describe la
proporción del rendimiento experimental con
respecto al rendimiento teórico.
71
En el ejemplo anterior calculamos la cantidad de
MnCl2 que se obtiene a partir de 0.11moles de
HCl, de acuerdo a la siguiente rxn MnO2 4HCl
? MnCl2 Cl2 2H2O Obtuvimos que se producen
3.4607g de MnCl2, a partir de 4.5g de MnO2 y 4g
de HCl. Durante un proceso se obtienen 3.06g de
MnCl2. Calcula el porcentaje de rendimiento de la
rxn.
El rendimiento teórico es 3.4607g y el
experimental 3.06g
3.06g 100 88.42 3.4607g
Calcula la cantidad de MnCl2 que se obtiene si el
porcentaje de rendimiento durante un proceso es
90
Rendimiento experimental 100 90
3.4607g
Rendimiento experimental 90 3.4607g
3.1146g 100
http//www.youtube.com/watch?v8o03HH1u9ZM
72
TAREA

• Reactivo limitante
•  
• Explica porqué para determinar el reactivo
  limitante se tienen que comparar cantidades de
  sustancia y no se pueden utilizar directamente
  unidades de masa.
• de acuerdo con la siguiente reacción
• Zn (s) H2SO4 (ac) ? Zn2SO4 (ac) H2 (g)
• que sucede si se hacen reaccionar 7g de Zn con
  40g de H2SO4? Ambas sustancias reaccionan
  totalmente? De no ser así, Cuál de las dos
  sustancias reacciona totalmente? Cuántos gramos
  de la otra permanecen sin reaccionar?
•  
•  
• Rendimiento
•  
• si al hacer reaccionar HCl con 6.54g de Zn puro
  se obtienen 0.080moles de H2. Cuál es el
  rendimiento de la reacción?
• 2HCl Zn ? ZnCl2 H2
• Suponga que 2g de C3H8 y 7g de O2 reaccionan para
  formar CO2 y H2O. Cuántos gramos de CO2 se
  formarán?

73
CLASE 6
74
Unidades de Concentración
1 dilución es una mezcla homogénea en donde 1
sustancia llamada soluto está dispersa
uniformemente en otra que se conoce como
disolvente. El soluto está compuesto por
partículas del tamaño de los átomos a las
moléculas
Porcentaje en masa ó peso
La masa de la disolución es la sumas de la masa
de soluto más la masa de disolvente
Masa de disolución masa de soluto masa de
disolvente
75
Porcentaje en Volúmen
A veces es más fácil medir volúmenes que masas.
El volumen de soluto en 100ml de disolución
en volumen Volumen de soluto
x 100 volumen de la disolución
Es el cociente del volumen del soluto dividido
por el de la disolución y multiplicado por 100
Concentración MOLAR
Molaridad (M) cantidad de sustancia de
soluto 1 litro de disolución
(M) Indica la cantidad de sustancia de soluto que
se encuentra presente en 1 litro de disolución.
(mol/L)
1 disolución 0.45M contiene 0.45 moles en 1 L de
disolución
Cn/V Cconcentración molar N moles V volumen
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Concentración MOLAL
Molalidad (m) moles de soluto
1 kg de disolvente
(m) Indica la cantidad de sustancia de soluto que
se encuentra presente en 1 kilogramo de
disolvente. (mol/kg) moles por kilo
Cn/mdis Cconcentración molal n moles mdis
masa de disolvente
1 disolución 0.45m contiene 0.45 moles en 1kg de
disolvente
Diluciones
Diluir es agregar más disolvente a una
disolución. Esto siempre implica reducir la
concentración de la disolución.
77
Estequiometría de RXNs en dilución
YA ESTUDIAMOS TRES TIPOS DE CÁLCULOS
ESTEQUIOMÉTRICOS MASA Y MOLES

• Con las diluciones tenemos un nuevo estilo de
  cálculo estequiométrico, el que parte de unidades
  de concentración.
• Al conocer la concentración de 1 disolución se
  puede calcular la cantidad de sustancia que
  contiene ( de moles de soluto)
• El soluto es el que reacciona, por lo que es
  necesario tener la cantidad de sustancia del
  soluto para realizar los cálculos
  estequiométricos.

1. Escribe las fórmulas correctas de reactivos y
   productos y balancea
2. Calcula la cantidad de sustancia inicial a partir
   de la concentración de las diluciones si es
   necesario.
3. Identifica al reactivo limitante y hacer cálculos
   en base a este.
4. Utiliza las razones estequiométricas para
   calcular la cantidad de las sustancias que deseas
   conocer
5. Con la cantidad de sustancia y las masas molares
   de las sustancias puedes calcular la masa de las
   mismas
6. Siempre analiza tu resultado.

78
TAREA

• Unidades de Concentración.
• Calcula el porciento en masa del soluto en cada
  una de las siguientes disoluciones a) 3.5g de
  KBr en 152g de agua b) 6.25g de HCl en 73g de
  disolución c) 30g de benceno en 100g de tolueno
  d) 7.1g de NaCl y 6.8g de KCl en 750g de agua.
• Calcula la cantidad de cloruro de cobre (CuCl2)
  que tienes que agregarle a 250g de agua para
  obtener una disolución cuya concentración sea
  1.5 en masa.
• Calcula el porcentaje en volumen de una
  disolución preparada disolviendo 200mL de bromo
  (Br2) en tetracloruro de carbono hasta tener
  450ml de disolución.
• Calcula la cantidad de agua que tienes que
  agregarle a 26mL de etanol para obtener una
  disolución cuya concentración sea 1.5 en
  volumen.
• La tintura de yodo que se utiliza como
  desinfectante es una mezcla de 0.1g de I2 y 10mL
  de etanol. Calcula la concentración de esta
  disolución en porciento en masa, molaridad y
  molalidad. La densidad del etanol es 0.798g/ml.
• Calcula la molaridad de las siguientes
  disoluciones a) 15.3g de urea (NH2)2CO en
  530mL de agua b) 3.5g de propanol (C3H8O) en
  735g de agua c) 2 moles de cloruro de magnesio
  (MgCl2) en 3200g de agua d) 0.01moles de sucrosa
  (C12H22O11) en 250mL de agua.

79

• Calcula la molalidad de a) una disolución acuosa
  de KCl cuya concentración es 55.3 en masa b)
  una disolución acuosa 2.5M de NaCl cuya densidad
  es 1.08g/mL c) una disolución de tolueno (C7H8)
  en benceno(C6H6), cuya concentración es 3 en
  masa d) una disolución acuosa 1.2M de azúcar
  cuya densidad es 1.12g/mL.
• El ácido sulfúrico concentrado tiene una densidad
  igual a 1.83g/mL y contiene 98 en masa de H2SO4.
  Calcula el porciento en masa, el porciento en
  volumen, la molaridad y la molalidad de 10mL de
  ácido sulfúrico concentrado.
• A partir de una disolución 1.5M de HCl, explica
  cómo se pueden preparar 250mililitros de una
  disolución 0.4M.
• Se tiene una muestra de 12.5L de una disolución
  cuya concentración es 5.5M. La muestra se divide
  en 5 porciones, una de 3L, la segunda de 2.750L,
  la tercera de 250mL, la cuarta de 6L y la quinta
  de 500mL. Calcula el número de moles de soluto
  que hay en cada porción.
• Se tienen 2.5L de una disolución cuya
  concentración es 0.25M. La disolución se divide
  en 3 porciones que contienen 0.4, 0.2 y 0.025
  moles respectivamente. Calcula la cantidad de
  mililitros de cada porción.

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• Estequiometría de reacciones en disolución
• Se mezclan 1.5mL de una disolución 3M de NaOH,
  con 2.5mL de una disolución 2M de HCl. La
  reacción que se lleva a cabo es la siguiente
• NaOH HCl ? NaCl H2O
• Determina cuántos gramos de cloruro de sodio
  (NaCl) se producen y en caso necesario, indica la
  cantidad de reactivo en exceso que queda sin
  reaccionar.
• Una estudiante añadió una disolución de Na2SO4 a
  100mL de una disolución de BaCl2 hasta que la
  precipitación de BaSO4 fue completa. Ella filtró,
  secó y pesó el precipitado, obteniendo una masa
  de 6.815g. Cuál era la concentración de BaCl2 en
  la disolución original?
• Se requirieron 23.6mL de H2SO4 2M para titular
  25mL de una disolución de KOH. Cuál era la
  concentración del álcali?