Cómo hacer estequiometría (con imágenes)

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Última modificación: 2024-01-15 08:13

En una reacción química, la materia no se puede crear ni destruir, por lo que los productos de una reacción deben ser iguales al número de reactivos en la reacción. La estequiometría es el estudio de la relación cuantitativa de los elementos en una reacción, lo que implica calcular la masa de los reactivos y productos en ellos. La estequiometría es una combinación de matemáticas y química, y se aplica con base en un principio simple anterior, que la materia nunca aumenta ni disminuye en una reacción. El primer paso para resolver cualquier problema de química es equilibrar las ecuaciones.

Paso

Parte 1 de 4: Equilibrio de ecuaciones químicas

Paso 1. Escribe el número de átomos que forman cada compuesto en ambos lados de la ecuación

Las ecuaciones químicas pueden ayudarlo a identificar los átomos de cada elemento en una reacción. En una reacción química, la materia no se puede crear ni destruir, por lo que se dice que una ecuación es desigual si el número (y los tipos) de átomos constituyentes en ambos lados de la ecuación no son exactamente iguales.

• No olvide multiplicar el número de átomos por el coeficiente o el número debajo de la línea si tiene uno.
• Por ejemplo, H₂ASI QUE₄ + Fe - Fe₂(ASI QUE₄)₃ + H₂
• En el lado izquierdo (reactivos) de la ecuación hay 2 H, 1 S, 4 O y 1 Fe.
• En el lado derecho (producto) de la ecuación hay 2 H, 3 S, 12 O y 2 Fe.

Paso 2. Agregue coeficientes frente a elementos que no sean oxígeno e hidrógeno para equilibrar ambos lados de la ecuación

Encuentre el mínimo común múltiplo de elementos que no sean oxígeno e hidrógeno para igualar el número de átomos en ambos lados de la ecuación.

• Por ejemplo, el mínimo común múltiplo (MCM) entre 2 y 1 es 2 para Fe. Entonces, agregue el número 2 frente al elemento Fe en el lado izquierdo para equilibrarlo.
• El MCM entre 3 y 1 es 3 para el elemento S. Entonces, agregue el número 3 delante del compuesto H₂ASI QUE₄ para equilibrar los lados derecho e izquierdo de la ecuación.
• En esta etapa, la ecuación del ejemplo anterior será: 3 H₂ASI QUE₄ + 2 Fe - Fe₂(ASI QUE₄)₃ + H₂

Paso 3. Equilibre los átomos de hidrógeno y oxígeno

El número de átomos de hidrógeno y oxígeno se equilibra por última vez porque generalmente están presentes en varias moléculas en ambos lados de la ecuación. En el paso de equilibrio de esta ecuación, no olvide volver a calcular los átomos después de haber agregado los coeficientes delante de las moléculas.

• En el ejemplo aquí, agregamos el número 3 delante del compuesto H₂ASI QUE₄, entonces ahora hay 6 átomos de hidrógeno en el lado izquierdo, pero solo 2 átomos de hidrógeno en el lado derecho de la ecuación. Actualmente también tenemos 12 átomos de oxígeno en el lado izquierdo y 12 átomos de oxígeno en el lado derecho, por lo que los átomos de oxígeno son equivalentes.
• Podemos equilibrar los átomos de hidrógeno sumando el número 3 delante de H₂.
• La ecuación final después del balance es 3 H₂ASI QUE₄ + 2 Fe - Fe₂(ASI QUE₄)₃ + 3 H₂.

Paso 4. Cuenta los átomos en ambos lados de la ecuación para asegurarte de que sean el mismo número

Una vez hecho esto, vuelva a calcular y verifique que la igualdad sea el paso correcto. Puede hacer esto sumando todos los átomos en ambos lados de la ecuación y asegurándose de que sean iguales.

• Verifique la igualdad de nuestra ecuación nuevamente, 3 H₂ASI QUE₄ + 2 Fe - Fe₂(ASI QUE₄)₃ + 3 H₂.
• En el lado izquierdo de la flecha están 6 H, 3 S, 12 O y 2 Fe.
• En el lado derecho de la flecha están 2 Fe, 3 S, 12 O y 6 H.
• El número de átomos en los lados derecho e izquierdo es exactamente el mismo, por lo que esta ecuación ya es equivalente.

Parte 2 de 4: Conversión de gramos y mol

Paso 1. Calcula la masa molar de la masa del compuesto dado en gramos

La masa molar es la cantidad de gramos (g) en un mol de un compuesto. Esta unidad le permite convertir fácilmente gramos y moles de un compuesto. Para calcular la masa molar, necesita saber cuántas moléculas del elemento hay en el compuesto, así como la masa atómica de cada elemento en el compuesto.

• Encuentra el número de átomos de cada elemento en un compuesto. Por ejemplo, la glucosa es C₆H₁₂O₆, y está compuesto por 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrógeno y 6 átomos de oxígeno.
• Calcula la masa atómica en gramos por mol (g / mol) de cada átomo. Las masas atómicas de los elementos que componen la glucosa son: carbono, 12.0107 g / mol; hidrógeno, 1,007 g / mol; y oxígeno, 15.9994 g / mol.
• Multiplica la masa de cada átomo por el número de átomos presentes en el compuesto. Carbono: 12,0107 x 6 = 72,0642 g / mol; hidrógeno: 1,007 x 12 = 12 084 g / mol; oxígeno: 15,9994 x 6 = 95,9964 g / mol.
• La suma de todos los productos anteriores es la masa molar del compuesto. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g / mol. O en otras palabras, la masa de una molécula de glucosa es 180,14 gramos.

Paso 2. Convierta la masa de un compuesto en moles usando la masa molar

La masa molar se puede utilizar como factor de conversión, por lo que puede calcular la cantidad de moles en una cantidad determinada de gramos de muestra. Divida la masa conocida (g) por la masa molar (g / mol). Una manera fácil de verificar sus cálculos es asegurarse de que las unidades se cancelen entre sí y dejen solo los lunares.

• Por ejemplo: ¿cuántos moles hay en 8.2 gramos de cloruro de hidrógeno (HCl)?
• La masa atómica de H es 1.0007 y Cl es 35.453 por lo que la masa molar del compuesto anterior es 1.007 + 35.453 = 36.46 g / mol.
• Dividiendo el número de gramos del compuesto por su masa molar se obtiene: 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol de HCl.

Paso 3. Determine la relación molar entre los reactivos

Para determinar la cantidad de producto producido en una reacción, debe determinar la relación molar. La relación molar es la relación de los compuestos que reaccionan entre sí, y está indicada por los coeficientes de los compuestos en la reacción que han sido equivalentes.

• Por ejemplo, ¿cuál es la relación molar de KClO?₃ con O₂ en la reacción de 2 KClO₃ - 2 KCl + 3 O₂.
• En primer lugar, asegúrese de que las ecuaciones anteriores sean equivalentes. Nunca olvide este paso o la relación molar obtenida será incorrecta. En este ejemplo, las cantidades de cada elemento en ambos lados de la ecuación son iguales, por lo que la reacción está equilibrada.
• La relación entre KClO₃ con O₂ es 2/3. Puede poner cualquier número arriba y abajo, siempre que represente el compuesto apropiado en todo el problema.

Paso 4. Multiplica la cruz por la relación molar para encontrar el número de moles del otro reactivo

Para calcular el número de moles de un compuesto producido o requerido en una reacción, puede usar la relación molar. Los problemas de química generalmente le pedirán que determine la cantidad de moles necesarios o producidos en una reacción a partir de la masa (gramos) de un determinado reactivo.

• Por ejemplo, en la ecuación de reacción N₂ + 3 H₂ - 2 NH₃ cuantos moles de NH₃ que resultaría de 3,00 gramos de N₂ que reacciona con H₂ en cantidad suficiente?
• En este ejemplo, H₂ disponibles en cantidades suficientes y no es necesario contarlos para resolver el problema.
• Primero, cambie las unidades de gramos N₂ ser lunares. La masa atómica del nitrógeno es 14.0067 g / mol, por lo que la masa molar es N₂ es 28,0134 g / mol. La división entre masa y masa molar dará 3,00 g / 28,0134 g / mol = 0,107 mol.
• Calcula la razón en el problema: NH₃: N₂ = x / 0, 107 moles.
• Multiplica en cruz esta relación por la relación molar de NH₃ con N₂: 2: 1 x / 0, 107 moles = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0.214 moles.

Paso 5. Convierta este número de moles de nuevo a masa usando la masa molar del compuesto

Volverá a utilizar la masa molar, pero ahora se necesita la masa molar como un multiplicador para devolver el número de moles a gramos. Asegúrese de utilizar la masa molar correcta del compuesto.

Masa molar NH₃ es de 17,028 g / mol. Entonces 0.214 moles x (17.028 gramos / mol) = 3.647 gramos de NH₃.

Parte 3 de 4: Conversión de litros de gas y mol

Paso 1. Averigüe si la reacción tiene lugar a presión y temperatura estándar (STP)

STP es el conjunto de condiciones que permiten que 1 mol de un gas ideal llene un volumen de 22,414 litros (l). La temperatura estándar es 273, 15 Kelvin (K) y la presión estándar es 1 atmósfera (atm).

Generalmente, en los problemas se indicará que la reacción tiene lugar a 1 atm y 273 K, o en STP

Paso 2. Utilice el factor de conversión de 22,414 l / mol para convertir la cantidad de litros de gas en moles de gas

Si la reacción tiene lugar en condiciones STP, puede usar 22,414 l / mol para calcular el número de moles en un volumen conocido de gas. Divida el volumen de gas (l) por este factor de conversión para encontrar el número de moles.

Por ejemplo, para convertir 3,2 litros de N₂ gas a moles: 3,2 l / 22, 414 l / mol = 0,143 mol.

Paso 3. Utilice la ley de los gases ideales para convertir litros de gas si no está en condiciones STP

Si la reacción en el problema no tiene lugar en condiciones STP, debe usar la ley de los gases ideales PV = nRT para calcular el número de moles en una reacción. P es la presión en unidades atmosféricas, V es el volumen en litros, n es el número de moles, R es la constante de la ley de los gases, 0.0821 l-atm / mol-grados y T es la temperatura en grados Kelvin.

• Esta ecuación se puede reorganizar para calcular los moles, para que se convierta en: n = RT / PV.
• Las unidades de la constante de gas están diseñadas para eliminar todas las demás variables unitarias.
• Por ejemplo, determine la cantidad de moles en 2.4 litros de O₂ a 300 K y 1,5 atm. Reemplazando las variables en la ecuación, obtenemos: n = (0.0821 x 300) / (1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 moles O₂.

Parte 4 de 4: Conversión de litros de líquidos y mol

Paso 1. Calcula la densidad del líquido

A veces, las ecuaciones químicas le dan el volumen de reactivo líquido y le piden que calcule la cantidad de gramos o moles necesarios para la reacción. Para convertir el volumen de un líquido a gramos, necesita la densidad del líquido. La densidad se expresa en unidades de masa / volumen.

Si se desconoce la densidad del problema, es posible que deba buscarla en un libro de texto o en Internet

Paso 2. Convierta el volumen a mililitros (ml)

Para convertir el volumen de un líquido en masa (g), debe usar su densidad. La densidad se expresa en gramos por mililitro (g / ml), por lo que el volumen de un líquido también debe expresarse en mililitros para calcularlo.

Descubra el volumen conocido. Por ejemplo, digamos en el problema que se conoce el volumen de H.₂O es 1 litro. Para convertirlo a ml, basta con multiplicarlo por 1000 porque hay 1000 ml en 1 litro de agua.

Paso 3. Multiplica el volumen por la densidad

Al multiplicar el volumen (ml) por su densidad (g / ml), las unidades de ml se pierden y lo que queda es la cantidad de gramos del compuesto.

Por ejemplo, la densidad H₂O es 18,0134 g / ml. Si la ecuación química dice que hay 500 ml de H₂O, la cantidad de gramos en el compuesto es 500 ml x 18.0134 g / ml o 9006, 7 g.

Paso 4. Calcule la masa molar de los reactivos

La masa molar es la cantidad de gramos (g) en un mol de un compuesto. Esta unidad le permite cambiar las unidades de gramos y moles en un compuesto. Para calcular la masa molar, debe determinar cuántas moléculas del elemento hay en un compuesto, así como la masa atómica de cada elemento en el compuesto.

• Determina la cantidad de átomos de cada elemento en un compuesto. Por ejemplo, la glucosa es C₆H₁₂O₆, y está compuesto por 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrógeno y 6 átomos de oxígeno.
• Encuentre la masa atómica en gramos por mol (g / mol) de cada átomo. Las masas atómicas de los elementos de la glucosa son: carbono, 12.0107 g / mol; hidrógeno, 1,007 g / mol; y oxígeno, 15.9994 g / mol.
• Multiplica la masa atómica de cada elemento por el número de átomos presentes en el compuesto. Carbono: 12,0107 x 6 = 72,0642 g / mol; hidrógeno: 1,007 x 12 = 12 084 g / mol; oxígeno: 15,9994 x 6 = 95,9964 g / mol.
• Sume los resultados de la multiplicación anteriores para obtener la masa molar del compuesto, que es 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g / mol. Entonces, la masa de un mol de glucosa es 180,14 gramos.

Paso 5. Convierta la cantidad de gramos de un compuesto en moles usando la masa molar

Usando la masa molar como factor de conversión, puede calcular la cantidad de moles presentes en una cantidad determinada de gramos de muestra. Divida el número de gramos (g) del compuesto conocido por la masa molar (g / mol). Una manera fácil de verificar sus cálculos es asegurarse de que las unidades se cancelen entre sí y dejen solo los lunares.

• Por ejemplo: ¿cuántos moles hay en 8.2 gramos de cloruro de hidrógeno (HCl)?
• La masa atómica de H es 1.0007 y Cl es 35.453 por lo que la masa molar del compuesto es 1.007 + 35.453 = 36.46 g / mol.
• Dividiendo el número de gramos del compuesto por la masa molar se obtiene: 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol de HCl.