Cálculos a partir de Ecuaciones Químicas

1 Repaso breve

La masa molar es la suma de las masas atómicas de todos los átomos de un elemento o compuesto. La masa molar también se aplica a la masa de una mol de cualquier unidad formular: átomos, moléculas o iones; es la masa atómica de un átomo o la suma de las masas atómicas de una molécula o ion

2 Introducción a la estequiometria

El área de la química que se dedica al estudio de las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos se conoce con el nombre de estequiometría.
Una relación molar es una relación entre el numero de moles de dos especies cualesquiera que participan en una reacción química.

3 Cálculos mol-molLa ecuación balanceada establece que se producirán 6 moles de CO2 a partir de 1 mol de C6 H12 O Aunque podemos advertir con facilidad que se formaran 12 moles de CO2 a partir de 2.0 moles de C6 H12O 6, usaremos el método de la relación molar para resolver el problema.

Paso 1 El número de moles de sustancia inicial es 2 moles de C6H12O
Paso 2 La conversión necesaria es

Moles C6H12O6 ---------- Moles CO2

Se multiplicación 2. Moles de glucosa (dadas en el problema) por su relación
Molar.








4 Cálculos mol-masa

sQué masa de hidrogeno se puede producir en la reacción de 6 moles de aluminio con acido clorhídrico?

La Ecuación balanceada es Al(S) + 6 HCl(ac) ----- ----- ---- 2 AICI3(ac) + 3 H2(g).

Paso 1 La sustancia inicial es de 6 moles de aluminio.
Paso 2 Calculamos las moles de H2

Moles Al ----- ----- ---- moles H2

(6 moles AI)() = 9 moles H2

Paso 3 convertimos moles de H2 en gramos:

Moles de H2 ----- ----- ------- gramos de H2

(9 moles AI)() = 18g H2

Vemos que se pueden obtener 18g de H2 haciendo reaccionar 6 moles de AI con HCI.

5 Cálculos masa-masa

sQué masa de dióxido de carbono e produce en la combustión completa de 100g del hidrocarburo pentano, C5H12?

C5H12 + 8 O2 ----- ----- ----------- 5 CO2 + 6 H2O

Paso 1 Convertimos los 100 g de sustancia inicial, C5H12, en moles:

Gramos ------------ moles



Paso 2 Cálculos las moles de CO2

Moles de C5H12 ----- ----- ------- moles de CO2

(1.39 moles C5H12) (5 moles CO2/ 1 mol C5H12) = 95 moles CO2

Paso 3Convertimos moles de CO2

= 306 g CO2


6 Cálculos de reactivo limitante y del rendimiento

sCuántos moles de HCL pueden formarse cuando se hacen reaccionar 4.0 moles de H2 y 3.5 moles de CI2? sCuál es el reactivo limitante?

Paso 1 calculamos las moles de HCI que pueden formarse a partir de cada reactivo:

Moles de H2 o CI2 ----------- moles HCI






7 Reacciones de combustión
Existen cuatro tipos de reacciones:
Nombre | Descripción | Representación | Ejemplo |
Reacción de síntesis | Elementos o compuestos sencillos que se unen para formar un compuesto mas complejo. | A+B → AB | 2Na(s) + Cl2(g) → 2NaCl(s) |
Reacción de descomposición | Un compuesto se fragmenta en elementos o compuestos mas sencillos. En este tipo de reacción un solo reactivo se convierte en zonas o productos. | AB → A+B | 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g) |
Reacción de desplazamiento o simple sustitución | Un elemento reemplaza a otro en un compuesto. | A + BC → AC + B | Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu |
Reacción de doble desplazamiento o doble sustitución | Los iones en un compuesto cambian lugares con los iones de otro compuesto para formar dos sustancias diferentes. | AB + CD → AD + BC | NaOH + HCl → NaCl + H2O |

El estudio de la rapidez con la que se efectúa una reacción química, consumiendo reaccionantes químicos y liberando productos químicos, se denomina cinética química. Se puede expresar la rapidezde reacción como la relación que se presenta entra la masa de reaccionante consumida y tiempo que dura la reacción. También se puede tomar la rapidez de reacción como la relación existente entre la masa formada de producto y el tiempo de reacción.
Existen varios factores que puede acelerar la rapidez de la reacción química. Por ejemplo, si la concentración de los reaccionantes aumenta, esto traera como consecuencia que se incremente la rapidez de la reacción química. De forma parecida si la superficie de contacto entre los reaccionantes aumenta, también se vera un efecto de aumento de la velocidad de reacción química. Otro factor que incrementa la rapidez de la reacción química es el cambio de la temperatura. Los catalizadores positivos y los catalizadores negativos también incidiran en el aumento o la disminución de la rapidez de la reacción química.
Al analizar una reacción química es muy importante tener en cuenta la ley de la conservación de la masa. Esto quiere decir, que, en toda reacción química la masa total de las sustancias químicas reaccionantes tiene que ser igual a la masa total de los productos químicos. Efectivamente, la ley de la conservación de la masa establece que la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma
Otro aspecto que se debe tomar en cuenta al analizar las reacciones químicas es que en una reacción química las sustancias reaccionan en proporciones fijas de masa. Elquímico francés Joseph Louis Prost enunció este fenómeno de la siguiente manera:'Cuando dos o mas elementos se combinan para formar un compuesto, lo hacen en una relación fija de masa'. Este principio en el comportamiento de la reacción química trae como consecuencia que, como las sustancias químicas siempre reaccionan en la misma proporción, si uno de los reaccionantes se encuentra en exceso con respecto al otro, el exceso no participara en la reacción.
Tipos de reacciones según las fases de los reaccionantes
Se clasifican en:
* Homogéneas (una sola fase).
* No homogéneas (mas de una fase).
     Una reacción es homogénea si se efectúa sólo en una fase, y es heterogénea si, al menos, se requiere la presencia de dos fases para que transcurra a la velocidad que lo hace.
Superpuestas a estos dos tipos de reacciones tenemos las catalíticas cuya velocidad esta alterada por la presencia, en la mezcla reaccionante, de materiales que no son reactantes ni productos. Estos materiales, denominados catalizadores, no necesitan estar presentes en grandes cantidades. Los catalizadores actúan, en cierto modo, como mediadores retardando o acelerando la reacción.
 

Concepto de rapidez de reacción
Se define la rapidez de una reacción química como la cantidad de sustancia formada (si tomamos como referencia un producto) o transformada (si tomamos como referencia un reactivo) por unidad de tiempo. La rapidez de reacciónno es constante.
Al principio, cuando la concentración de reactivos es mayor, también es mayor la probabilidad de que se den choques entre las moléculas de reactivo, y la velocidad es mayor. A medida que la reacción avanza, al ir disminuyendo la concentración de los reactivos, disminuye la probabilidad de choques y con ella la velocidad de l
La combustión es el proceso de combinación con el oxígeno, usualmente con la liberación de grandes cantidades de luz y calor, a menudo como flama.

Relación aire/combustible

Es el número que expresa la cantidad, en masa o en volumen, de aire aspirado por un motor de combustión para una cantidad unitaria de combustible. Dicha relación es una función del combustible, del tipo de motor, de su regulación y de la carburación.