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La Estequiometría en Contexto



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La estequiometria hace parte del lenguaje que los químicos usan para describir las formas de materia y los cambios de composición que aparecen a través de todo el mundo científico. Esta es una de las partes de la química que facilita hacer esta descripción y aumenta la precisión en las predicciones acerca de los cambios químicos.
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Este conocimiento es de gran ayuda en áreas tan diversas como la agricultura, la economía del hogar, ingeniería, geología, física, biología y medicina entre otras. 1 1. Adaptado de Whitten, 1998, 41.
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La estequeometría se puede relacionar por medio de analogías con la preparación de alimentos, armar juguetes con fichas como los “arma todo” o los lego y en general con la construcción o descomposición de estructuras complejas en componentes básicos
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La estequiometria es útil en muchas de las actividades cotidianas pues el razonamiento que han desarrollado los científicos a lo largo de muchos años de investigación es usado en varias de nuestras actividades diarias.
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PROCEDIMIENTO PARA SOLUCIONAR PROBLEMAS ESTEQUIOMÉTRICOS 2: Plantear el problema con la ecuación química correspondiente. Indicar la sustancia que desea, un signo igual y la masa de la sustancia dada (en gramos). 2. Introducir el factor para convertir la masa de la sustancia dada en moles. El factor de conversión se obtiene del hecho que un mol de sustancia (numerador) es equivalente al peso molecular en gramos de dicha sustancia (denominador) 2. Adaptado de Mortimer, 1983, 43.
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3.Introducir el factor de conversión que relaciona el número de moles de la sustancia deseada con el número de moles de la sustancia dada. 4. Introducir el factor para convertir el número de moles de la sustancia deseada en gramos de la misma. 5. Realizar las operaciones matemáticas indicadas para obtener la respuesta. A continuación encontrarás un ejemplo:
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El hidróxido de litio sólido es usado en vehículos espaciales para remover el dióxido de carbono exhalado de los ambientes “vivos” por la formación de carbonato de litio sólido y agua líquida. 3 ¿Qué masa de dióxido de carbono gaseoso puede ser absorbida por un kilogramo de hidróxido de litio? Solución: 1. Usando la descripción de la reacción, se puede escribir la ecuación sin balancear: LiOH(S) + CO2 (g) Li2CO3(s) + H2O(l) 3. Adaptado de Zumdahl, 2000, 110.
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La ecuación balanceada es: 2LiOH(S) + CO2 (g) Li2CO3(s) + H2O(l) 2. Se convierte la masa de hidróxido de litio a moles usando la masa molar del hidróxido de litio (6,941 + 16,00 + 1,008 = 23,95 g / mol) : 1,00 kg LiOH X 1000g LiOH X 1mol LiOH = 41,8 mol LiOH 1kg LiOH 23.95 g LiOH 3. Para determinar la cantidad de CO2 que reacciona con la cantidad dada de LiOH, la razón molar apropiada es: 1mol CO2 2 mol LiOH
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4. Para calcular las moles necesarias de CO2 para reaccionar con la masa dada de LiOH usamos esta relación molar: 41,8 mol LiOH X 1mol CO2 = 20,9 mol CO2 2 mol LiOH 5. Luego calculamos la masa de CO2 usando su masa molar ( 44,0 g / mol) 20,9 mol CO2 X 44.0 g CO2 = 9,20 X 102 g CO2 1 mol CO2 Así 920g de CO2(g) serán absorbidos por 1,00 kg de LiOH(s)
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ESTEQUIOMETRÍA DE REACCIONES EN SOLUCIÓN Muchas reacciones químicas se realizan en soluciones acuosas. Las cantidades de reactivos para una reacción de este tipo se establecen generalmente en términos de concentración, es decir la cantidad de una sustancia disuelta en un volumen dado de solución. 4 4. Mortimer, 1983, 44.
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Las formas más comunes de expresar la concentración de una solución son: MOLARIDAD NORMALIDAD PORCENTAJES PESO A PESO, PESO A VOLUMEN, VOLUMEN A VOLUMEN MOLALIDAD PARTES POR MILLÓN
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Molaridad (M) o concentración molar. Es una unidad común para expresar la concentración de las disoluciones . Se define como el número de moles de soluto por litro de solución. Veamos un ejemplo: Calcular la molaridad (M) de una disolución que contiene 3,65 g de HCl en 2,00 L de disolución. 5 5. Adaptado de Whitten, 1998, 97.
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Planteamiento: Se nos da el número de gramos de HCl en 2,00 litros de disolución. Aplicamos la definición de molaridad recordando convertir g de HCl a moles de HCl. Solución: ? moles HCl = 3,65 g HCl X 1 mol HCl L 2,00 L 36,5 g HCl = 0,0500 moles HCl / L La concentración de la disolución de HCl es 0,0500 M, y la disolución se denomina ácido clorhídrico 0,0500 M.
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Ejercicios de Estequiometría de Reacciones en Solución. Ejemplos:
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Hallar el volumen de disolución de NaOH 0,505 M necesario para reaccionar con 40,0 mL de disolución de H2SO4 0,505 M según la reacción . 6 H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O Solución: 1 mol H2SO4 reacciona con 2 moles de NaOH, del vólumen y la molaridad de la disolución de H2SO4 podemos calcular el número de moles de H2SO4 6. Adaptado de Whitten, 1998, 102.
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? moles H2SO4 = 0,0400 L disolución. H2SO4 X 0,505 moles H2SO4 litros de disolución = 0,0202 moles H2SO4 El número de moles de H2SO4 se relaciona con el número de moles de NaOH de la siguiente forma: ? moles NaOH = 0,0202 moles H2SO4 X 2 moles NaOH 1 mol H2SO4 = 0,0404 moles NaOH