En química, la estequiometría es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre los reactantes y productos en el transcurso de una reacción química. Estas relaciones se pueden deducir a partir de la teoría atómica, aunque históricamente se enunciaron sin hacer referencia a la composición de la materia, según distintas leyes y principios.
Sugerencia: Para estudiar con éxito esta unidad, es necesario que domine los contenidos de Reacciones Químicas del curso “Fundamentos de Química”, por lo que es muy recomendable que lo repase.
Método de relación molar
La estequiometría. Es la parte de la química que estudia las relaciones cuantitativas entre las sustancias que intervienen en una reacción química (reactivos y productos).
Estas relaciones pueden ser:
mol-mol
|
mol-gramos
|
gramos-gramos
|
mol-volumen
|
volumen-gramos
|
| volumen-volumen |
Las relaciones pueden ser: entre reactivos y productos, sólo entre reactivos o sólo entre productos.
Cualquier cálculo estequiométrico que se lleve a cabo, debe hacerse en base a una ecuación químia balanceada, para asegurar que el resultado sea correcto.
Ejemplo:
En el
Laboratorio se obtuvieron 250
g de ZnCl2
a partir de una muestra impura de nitrato de cinc (Zn(NO3)2
).
Zn(NO3)2
+
HCl --> ZnCl2 + HNO3
Si inicialmente se habían colocado 430 g del nitrato de Zn
impuro, calcular la pureza de dicha muestra.
Resolución:
Ecuación
balanceada y datos:
Zn(NO3)2 + 2
HCl --> ZnCl2 + 2 HNO3
430 g 250 g
Pureza ?
puro
La
diferencia entre este ejercicio y el ante rior
es que en lugar de darnos la pureza del reactivo, nos dan como dato la masa de
producto obtenida y nos piden que calculemos la pureza del compuesto de partida
(el nitrato de cinc). Se sobreentiende, si no dice nada al respecto, que el
producto obtenido es puro.
Para
resolverlo, debemos pensar el ejercicio al revés:
Vamos
a calcular primero la cantidad de ZnCl2 obtenida, ya que el dato de
masa que nos dan con respecto a este producto se refiere a la sustancia pura
(no así el dato de masa del nitrato de cinc).
Masa de sustancia (g)
Cantidad de sustancia (nº de moles) =
------------------------------
Masa molar (g/mol)
Entonces, calculamos la masa
molar:
M.M. ZnCl2
= MZn + 2 x MCl
= 65 + 2 x 35,5 (M = masa atómica)
Haciendo las cuentas: M.M. ZnCl2 = 136 g/mol
Luego:
250
g
Cantidad de ZnCl2 =
------------------ = 1,84 mol
136
g/mol
Ahora ya
sabemos que la cantidad de cloruro de cinc obtenida es 1,84 moles. Calculemos
entonces la cantidad de nitrato de cinc necesaria: observando la ecuación
podemos concluir que la cantidad de Zn(NO3)2
es igual a la de ZnCl2, ya que un mol
del reactivo nos proporciona un mol del producto. Por lo tanto, para
obtener 1,84 moles de cloruro de cinc se necesitan 1,84 moles de nitrato de
cinc.
Luego: Cantidad de Zn(NO3)2 = 1,84 moles
Quiere decir que inicialmente
había realmente 1,84 moles de nitrato de cinc en la muestra impura.
Para calcular la pureza de esta
muestra, debemos calcular a qué masa corresponde esta cantidad para luego
compararla con la masa de sustancia impura:
M.M. Zn(NO3)2
= 189 g/mol (¡¡verificálo!!)
Masa de Zn(NO3)2
puro = 1,84 mol x 189 g/mol = 347,76 g de Zn(NO3)2
puro
Pureza (%) = ----------------------------- x 100
Masa de sust. Impura (g)
347,76 g
Pureza
del Zn(NO3)2 = ------------- x 100 = 80,9
%
430 g
