ESTEQUIOMETRIA UNIVERSITARIA

7/21/2019 ESTEQUIOMETRIA UNIVERSITARIA

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Es la parte de la química que tiene por objeto

calcular las cantidades en masa y volumen de lassustancias reaccionantes y los productos de unareacción química.

Se deriva del griego “Stoicheion” que signifcaelemento y “Metrón” que signifca medir. Entre laestequiometria vamos a encontrar lo siguiente!omposición porcentual y molar" #omenclatura"$eyes químicas" %eacciones químicas" &alanceo deecuaciones.



NOMENCLATURAEs la 'orma de darle nombre a los compuestos. (urante mucho

tiempo" los químicos nombraban los compuestos a voluntadpropia" lo que hacía m)s di'ícil el control de los mismos.

*asta que en +,-+ la /01! 2nternational /nion o' 0ure and1pplied !hemistry3 estableció reglas para poder nombrar cadauno de los compuestos de acuerdo a su 'órmula.

El elemento m)s positivo se escribe primero y se mencionadespu4s" el elemento m)s negativo se escribe al fnal y semenciona primero.

0ara el estudio de la nomenclatura de los compuestos" estos sedividir)n en

&inarios 5ernarios !uaternarios



Compuestos BinariosSon los que est)n 'ormados por dos elementos. $os elementos m)s importantes en estos compuestos sonel hidrógeno y el o6ígeno. Entre los compuestos binarios podemos mencionar a los hidrogenados"o6igenados" las sales" las aleaciones.

Compuestos Hidrogenados: $os compuestos hidrogenados son los que llevanhidrógeno como principal elemento" combinados con un metal o un no metal. Entre4stos est)n

*idruros *idrógeno 7 metal. Ejemplos

#a* 8 *idruro de sodio. *g* 8 *idruro de mercurio.

8 *idruro de calcio. 8 *idruro de aluminio. 8 *idruro de hierro. 8 *idruro de cobre.

*idr)cidos *idrógeno 7 no metal. Ejemplos

8 9cido !lorhídrico. 8 9cido Selenhídrico. *: 8 9cido ;odhídrico. 8 9cido 5elurhídrico. 8 9cido Sul'hídrico. 8 9cido &orhídrico.



Compuestos Oxigenados: $os compuestos o6igenados llevan o6ígeno como elemento principal y 4stos est)n combinados conelementos met)licos y no met)licos seg<n sea el caso. Entre 4stos est)n

=6idos >6ígeno 7 metal Ejemplos !r->? 8 5rió6ido de dicromo. %b-> 8 =6ido de dirubidio. 1l->? 8 5rió6ido de dialuminio. !a->- 8 (ió6ido de dicalcio. $i-> 8 =6ido de dilitio.

:e->? 8 5rió6ido de dihierro. 1nhídridos >6ígeno 7 no metal Ejemplos 8 1nhídrido perclórico. 8 1nhídrido boroso. 8 1nhídrido yódico. 8 1nhídrido bromoso. 8 1nhídrido nitrogenoso. 8 1nhídrido 'os'oroso. Sales: $as sales son las compuestas de la combinación de dos no metales" o un metal m)s un no metal. Entre estos est)n Sales &)sicas Metal 7 no metal Ejemplos #a!l 8 !loruro de sodio. @ 8 ;oduro de potasio. 8 !loruro de magnesio. 8 !loruro de cobalto. 8 !loruro de calcio. 8 &oruro de sodio. Sales )cidas #o metal 7 no metal Ejemplos 8 &romuro de selenio. &r: 8 :luoruro de bromo. 8 #itruro de yodo. 8 !loruruo de arsenio. 8 :os'uro de silicio. 8 ;oduro de telurio. Aleaciones: $as aleaciones se 'orman de la combinación de un metal m)s otro metal. $a aleación de dos metales es de gran

importancia ya que es una de las principales 'ormas de modifcar las propiedades de los elementos met)licos puros. Ejemplos 1g:e 8 1leación de hierro y plata *g%b 8 1leación de rubidio y mercurio Mn!r 8 1leación de cromo y manganeso



Compuestos Ternarios /n compuesto ternario es el que est) 'ormado por tres elementos. Entre estos encontramos a los hidró6idos"

o6)cidos" sales dobles" sales )cidas" o6isales. Hidrxidos: Se 'orman de la unión del hidrógeno con el o6ígeno acompaAados de un metal. En los hidró6idos

el grupo >* es indispensable. Ejemplos #a>* 8 *idró6ido de sodio. 1u>* 8 *idró6ido de oro.

!a>* 8 *idró6ido de calcio. 1l>* 8 *idró6ido de aluminio. :e>* 8 *idró6ido de hierro. Mn>* 8 *idró6ido de manganeso. Ox!cidos: Son compuestos 'ormados por la combinación de un anhídrido y una mol4cula de agua.

1nhídrido 7 *-> 8 >6)cido Ejemplos S>- 7 *-> 8 *-S>? 8 9cido Sul'uroso. !l->B 7 *-> 8*-!l>C 8 9cido !lórico. !>- 7 *-> 8 *-!>? 8 9cido !arbónico. :>- 7 *-> 8 *-:>? 8 9cido :luoroso. &r>? 7 *-> 8 *-&r>D 8 9cido &romoso. Sales "o#les: Son el resultado de la sustitución del hidrógeno por dos metales di'erentes" estos de colocan

en orden de electropositividad. *-Se 7 $i 7 %b 8 $i%bSe

Ejemplos $iMg0 8 :os'uro doble de $itio y Magnesio. $i%bSe 8 Selenuro doble de $itio y %ubidio. @#aS 8 Sul'uro doble de sodio y potasio.

Sales $cidas: stas act<an sin presencia de o6ígeno y consiste en eliminar parcialmente el hidrógeno por unelemento no metal. *: 7 %b 8 %b*:

Ejemplos %b*: 8 :luoruro )cido de %ubidio. #a*S 8 Sul'uro )cido de Sodio. @*Se 8 Selenuro )cido de potasio.



Compuestos Cuaternarios $os compuestos cuaternarios son los 'ormados por cuatro

elementos.Oxisales $cidas: Son compuestos que resultan de la sustitución

parcial de los hidrógenos" de )cidos o6)cidos por un metal. Ejemplos #a*S>D 8 Sul'ato )cido de Sodio. @*!>? 8 !arbonato )cido de 0otasio. !a*S>D 8 Sul'ato )cido de calcio. #a*!>? 8 !arbonato )cido de sodio. @-*S>B 8 Sul'ato )cido de potasio. #a-*0>B 8 :os'ato )cido de sodio.Oxisales "o#les: Son compuestos que resultan de la sustitución

total de los hidrógenos de los )cidos o6)cidos de los grupos F y Fy el )cido carbónico.

Ejemplos @$iS>? 8 Sul'ato doble de litio y potasio.

#a&a0>D 8 :os'ato doble de bario y sodio. #a$iS>? 8 Sul'ato doble de litio y sodio. !s%b0>B 8 :os'ato doble de rubidio y cesio. &a!a!>? 8 !arbonato doble de calcio y bario. !aMg!l>D 8 !lorato doble de magnesio y calcio.



LE%ES &U'M(CAS$a leyes químicas son un conjunto de leyes que

se descubrieron por vía e6perimental y que hacen

re'erencia a las relaciones que en una reacciónquímica cumple los pesos de las sustanciasreaccionantes y los productos de la reacción.:ruto de ello son las leyes 'undamentales de la

Guímica" conocidas tambi4n como leyesponderales" siendo 4stas las siguientes

$ey de conservación de la masa o ley de $avoisier

. $ey de las proporciones defnidas o ley de 0roust. $ey de las proporciones m<ltiples o ley de (alto

n.



LE% "E CONSER)AC(*N "E LA MASA O LE% "E LA)O(S(ER

0robablemente" la aportación m)s importante que hiIo 1ntonie $aurent $avoisier 2+JD?K+J,D3 a la Guímica 'ue laimplantación de la medida precisa a todos los procesos en los que la materia su're trans'ormaciones y el enunciado de la'amosa ley de conservación de la masa.

En +JJL $avoisier realiIó el e6perimento del calentamiento del agua utiliIando un aparato que condensaba el vapor y lodevolvía al recipiente" sin perder un sólo gramo de agua. 0esó el agua y el recipiente antes y despu4s de realiIar ele6perimento. (emostró que el peso del matr)I" del condensador y del agua seguía siendo el mismo antes y despu4s deuna prolongada ebullición. Sin embargo" un sedimento terroso seguía apareciendo. E6trajo y pesó el depósito 'ormado"así como el matr)I y comprobó que la suma de ambos era igual al peso del matraI antes de iniciar la e6periencia. Esdecir" el poso terroso provenía de una descomposición del vidrio provocada por el calor.

0osteriormente" se ocupó de las reacciones químicas y comprobó que la masa 2cantidad de materia3 es algo permanentee indestructible" algo que se conserva pese a todos los cambios. #eton de'endió antes en la 'ísica la idea de una masaque permanecía constante a trav4s de todos los movimientos" y $avoisier la aplicó al mundo de la química.

En +JJD $avoisier enunció su ley de conservación de la masa" de 'orma que en toda transformación química, lamasa total de los reactivos que reaccionan es igual a la masa total de los productos de la reacción .

1sí" seg<n $avoisier" en la reacción del cobre con el aIu're para originar sul'uro c<prico" mediante

!u 7 S N !uS

resulta que D"LL g de !u reaccionan con -"L- g de S y producen C"L- g de !uS.

Es decir" que en una reacción química" la materia ni se crea ni se destruye" sólo se reorganiIa.

$avoisier comprobó su ley en numerosas reacciones" la mayoría de las cuales consistían en someter a calentamientodiversos metales" siempre en recipientes cerrados y con una cantidad determinada de aire" pero" sobre todo" midiendolas masas de las sustancias antes y despu4s de la reacción. Estos e6perimentos le llevaron" no sólo a comprobar que elo6ígeno del aire se combina con los metales durante la reacción de o6idación" sino tambi4n a demostrar la conservaciónde la masa duranrte el proceso.

$a ley de $avoisier hiIo posible la aprarición de la ecuación química. $a cual se sustenta en dos pilares" uno es la ley de$avoisier y otro es la 'ormulación moderna de los compuestos químicos" cuyos principios sistem)ticos se deben a unconjunto de notables químicos" entre los cuales tambi4n destaca $avoisier.



LE% "E LAS +RO+ORC(ONES "E,(N("AS O LE% "E +ROUST

$a labor de $avoisier proporcionó una sólida base teórica para el an)lisis cuantitativo y pronto surgieron los estudios quecondujeron a lo que posteriormente se denomimó $ey de las 0roporciones (efnidas" que a fnales del siglo OF" dioorigen a una gran controversia entre &erthollet y 0roust" que duró casi ocho aAos.

Poseph $ouis 0roust 2+JBDK+Q-C3 sostenía que la composición porcentual de un compuesto químico era siempre lamisma, independientemente de su origen" por el contrario !laude $ouis &erthollet 2+JDQK+Q--3 afrmaba que loselementos" dentro de ciertos límites" podían unirse en todas las proporciones.

!on el tiempo" se impuso el criterio de 0roust apoyado en un e6perimento realiIado en +J,," demostrando que lacomposición del carbonato c<prico era siempre la misma" cualquiera que 'uese su m4todo de obtención en la naturaleIao en el laboratorio B partes de cobre" D de o6ígeno y + de carbono.

0or tanto los elementos se combinan para formar compuestos, y siempre lo hacen en proporciones jas ydenidas.

Consecuencia de la le- de las proporciones de.nidas

$a constitución" por ejemplo" del cloruro sódico indica que para 'ormar B g de cloruro sódico" se necesitan ? g de cloro y- g de sodio" por lo que la proporción entre las masas de ambos elementos es

? g de !l R -g de #a 8 +"B

Sin embargo" si hacemos reaccionar ahora +L g de cloro con otros +L g de sodio" no obtendremos -L g de cloruro sódico"sino una candidad menor" debido a que la relación de combinación entre ambas masas siempre es +"B por lo que

? g de !l R +L g de !l 8 - g de #a R 6 g de #a 8 6 8 C"C g de #a que reaccionan

Si ahora quisi4ramos hallar la proporción entre los )tomos que se combinan de cloro y sodio para 'ormar cloruro sódico"deberíamos dividir la cantidad de cada elemento entre su masa atómica" de 'orma que si reaccionan C g de !l con D g de#a" como ?B"B gRmol y -? gRmol son las masas atómicas del cloro y sodio" respectivamente" entonces

C g R ?B"B gRmol 8 L"+J moles de !l T D g R -? gRmol 8 L"+J moles de #a

$o que indica que por cada L"+J moles de cloro reaccionan otros L"+J moles de sodio para 'ormar el cloruro sódico" ocualquier m<ltiplo o subm<ltiplo de esa reacción. 0or tanto" + )tomo de cloro tambi4n se combina con + )tomo de sodiopara 'ormar cloruro sódico" luego la 'órmula de 4ste compuesto es #a!l y la proporción entre sus )tomos es ++.



LE% "E LAS +RO+ORC(ONES M/LT((+LES O LE% "E "ALTON

$as investigaciones posteriores que los químicos realiIaron para determinar en qu4proporciones se unen los elementos químicos proporcionaron aparentes contradiccionescon la ley de 0roust" pues en ocasiones los elementos químicos se combinan en m)s deuna proporción. 1sí" por ejemplo" + g de nitrógeno se puede combinar con tres

proporciones distintas de o6ígeno para proporcionar tres ó6idos de nitrógeno di'erentes"así

Compuesto Masa de N 0g1Masa de O 0g1

(ió6ido de nitrógeno 2#>-3 +

-"-Q Monó6ido de nitrógeno 2#>3 +

+"+D

=6ido de nitrógeno 2#->3 +L"BJ

:ue Pohn (alton 2+JJCK+QDD3 quien en +QL? generaliIó este hecho con numerososcompuestos" observando que cuando dos elementos se combinan entre sí para 'ormarcompuestos di'erentes" las di'erentes masas de uno de ellos que se combina con unamasa fja de otro" guardan entre sí una relación de n<meros enteros sencillos. (e 'ormaque en nuestro ejemplo

-"-Q R +"+D 8 - T -"-Q R L"BJ 8 D T +"+D R L"BJ 8 -



LE% "E LAS +RO+ORC(ONES REC'+ROCAS O LE% "E R(CHTER

El siguiente paso es observar si dos o m)s elementos que se combinan con otro com<n"guardan alguna relación cuando se combinan entre sí.

0or ejemplo" - g de hidrógeno se combinan con +C g de o6ígeno para dar agua. 0or otro ladoC g de carbono reaccionan con +C g de o6ígeno para producir dió6ido de carbono. (e ello sepodría deducir que" si el carbono y el hidrógeno se combinasen entre sí" sus masas debenestar en la relación

masa de carbonoRmasa de hidrógeno 8 C R - 8 ?

0ues bien" e6iste un compuesto de carbono e hidrógeno" el metano" !*D" en el que las masasde carbono e hidrógeno est)n en dicha proporción.

*idrógeno 2- g3 7 >6ígeno 2+C g3 N 1gua

!arbono 2C g3 7 >6ígeno 2+C g3 N (ió6ido de carbono

!arbono 2C g3 7 *idrógeno 2- g3 N Metano

$a generaliIación de este hecho a otros ejemplos ha llevado a enunciar la ley de lasproporciones recíprocas de la siguiente manera las masas de los elementos que secombinan con una masa de un tercero, guardan la misma proporción que lasmasas de los dos cuando se combinan entre sí .

Esta ley es tambi4n conocida como ley de %ichter en honor al químico alem)n Peremías%ichter 2+JC-K+QLJ3" quien en +J,- esboIó dicha ley al estudiar 'enómenos de neutraliIaciónde )cidos con bases" y" aunque 'ormalmente no enunció la ley" tuvo el m4rito de realiIardichas e6periencias antes de establecerse las leyes de 0roust y de (alton.



Le- de +roporciones M2ltiples $a teoría atómica de ()lton nos lleva a que los )tomos se combinan para 'ormar

compuestos. !onsiderando que un )tomo de 1 se combina con un )tomo de & para'ormar el compuesto 1& y que un )tomo de 1 se combina con - )tomos de &" para'ormar el compuesto 1&-" ()lton propuso la ley de las proporciones m<ltiples quepuede enunciarse así “!uando dos elementos se combinan para 'ormar m)s de uncompuesto" los pesos di'erentes de uno de ellos" que se combinan con un peso fjo delotro" guardan una relación sencilla de n<meros enteros pequeAos.

Esto quiere decir que si se mantiene fja la cantidad de uno y se determinan lascantidades del otro se tienen n<meros que guarden entre sí relaciones e6presablesmediante n<meros enteros. 5enemos por ejemplo el !arbono de *idrógeno que 'orma*idrocarburos en los cuales intervienen relaciones que a<n siendo de n<meros enteros"estos son a veces muy grandes.

REACC(ONES &U3M(CAS /na reacción química es un proceso en el que a partir de una o m)s sustancias se

origina otra u otras di'erentes de las iniciales. $as reacciones químicas se representanseparando con una Uecha las sustancias originales de las fnales 1 las sustancias 1 y & se les denomina productos reaccionantes y a las sustancias ! y

( productos de la reacción. Tipos de Reacciones &u3micas Reacciones de Com#ustin: Son aquellas en que se combina el o6ígeno con

compuestos org)nicos para producir dió6ido de carbono y agua como <nicos productos. Reacciones de "espla4amiento: Son llamadas tambi4n de sustitución simple.

>curre cuando un elemento m)s activo reemplaIa a otro menos activo en un

compuesto. Reacciones de "o#le Sustitucin: >curre cuando dos compuestos intercambian sus

sustituyentes para 'ormar dos nuevos compuestos. Reacciones de Com#inacin: Elementos o compuestos sencillos se combinan para

dar solamente un producto. Reacciones de "escomposicin o An!lisis: /n compuesto se trans'orma por acción

del calor o de la electricidad en dos o m)s productos. Hidrlisis: Estas e'ect<an una doble descomposición cuando un compuesto se

descompone por la acción del agua.



BALANCEO "E ECUAC(ONESM5todo Alge#raico0ara balancear de modo algebraico seguiremos los

siguientes pasosdentifcar reactivos y productos.1l elemento que aparece la mayor cantidad de veces

se le asigna el coefciente -.Se asignan literales para cada componente.

Se resuelve sumando los valores de las literales decada uno de los lados.!olocar el respectivo coefciente a cada compuesto. Ejemplo(e tal 'orma que al multiplicar los coefcientes de cada

compuesto con el n<mero de cada elemento" estosqueden igual de cada lado

! 8 +D ! 8 +D* 8 +- * 8 +-8 ?D > 8 ?D



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