Jeremias Richter, un químico alemán, fue el primero en crear o descubrir la palabra estequiometría. El análisis cuantitativo de los reactivos y productos que intervienen en una reacción química se conoce como estequiometría química. El nombre “estequiometría” proviene de las palabras griegas “stoikhein” (elemento) y “metron” (medida). Estudiaremos lo que implica y discutiremos los diversos componentes de este tema más adelante.
¿Qué es la estequiometría?
El cálculo de productos y reactivos en una reacción química se conoce como estequiometría. Es un concepto clave en química que nos permite calcular las cantidades de reactivos y productos usando ecuaciones químicas balanceadas. En este caso se utilizan los cocientes de la ecuación balanceada. En general, todas las reacciones están influenciadas por un factor fundamental que es la cantidad de sustancia presente.
La estequiometría es la medida de los productos y reactivos en cualquier reacción química. El término «estequiometría» se deriva de dos palabras griegas: «stoichion», que se refiere a la determinación de elementos, y «metría», que se refiere a la medición.
Además, la estequiometría se basa en la ley de conservación de la masa, que establece que la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos, lo que demuestra que los números de productos y reactivos se expresan con frecuencia como una relación entera positiva. Esto ilustra que si conoce la cantidad de productos específicos, calcular la cantidad del producto es simple. El cálculo de otros reactivos también es posible si se conoce la cantidad de un reactivo y la cantidad resultante se puede calcular a través de un experimento.
La estequiometría es una medida de la relación cuantitativa entre los productos y los reactivos de un proceso químico expresada en relaciones de masa o volumen. La estequiometría es un principio matemático fundamental que describe la regla de conservación de la masa, que establece que la materia no puede generarse ni destruirse, sino que solo puede transformarse de una condición a otra. Se requiere una estequiometría balanceada para que ocurra una reacción química y progrese hasta completarse. En una reacción química, la cantidad de cada elemento químico en el lado del producto debe ser igual a la cantidad del elemento correspondiente en el lado del reactivo. La estequiometría ayuda a determinar la cantidad de sustancia requerida o presente. Las siguientes son características que se pueden medir:
- La masa de reactivos y productos.
- Masa molecular
- Una ecuación química, establece el lado del reactivo.
- ecuaciones químicas
¿Qué es el coeficiente estequiométrico?
El número de moléculas involucradas en un proceso se conoce como coeficiente estequiométrico o número estequiométrico. Cuando miras una reacción balanceada, verás que ambos lados de la ecuación tienen la misma cantidad de elementos. El número delante de átomos, moléculas o iones se conoce como coeficiente estequiométrico. Las fracciones y los números enteros se pueden usar como coeficientes estequiométricos. Los coeficientes esencialmente nos ayudan a determinar la relación molar entre reactivos y productos.
Ambos lados de la ecuación tienen la misma cantidad de componentes en una reacción balanceada. El coeficiente estequiométrico es el número escrito delante de los átomos, iones y moléculas en una reacción química para equilibrar el número de cada elemento tanto en el lado del reactivo como en el del producto de la ecuación. Si bien las fracciones se pueden usar como coeficientes estequiométricos, los números enteros se usan y prefieren más comúnmente. Dado que establecen la relación molar entre reactivos y productos, estos coeficientes estequiométricos son útiles. El coeficiente estequiométrico es el número de moléculas de un reactivo que participan en una reacción.
Considere la siguiente ecuación:
aA + bB ⇌ cC+ dD
Los coeficientes estequiométricos de A, B, C y D, respectivamente, son a, b, c y d en esta ecuación.
Estequiometría en Análisis Químico
Los químicos utilizan con frecuencia cálculos estequiométricos, que siguen un enfoque de análisis cuantitativo, para cuantificar las cantidades de sustancias químicas presentes en una muestra. Hay dos formas principales de análisis. Los revisaremos con más detalle más adelante.
- Cálculo gravimétrico : en química analítica, el análisis gravimétrico se refiere a la determinación cuantitativa del analito en función de la masa del sólido. El análisis gravimétrico produce los resultados más precisos de cualquier otro método analítico ya que el peso de una sustancia se puede medir con más precisión que otras cantidades fundamentales.
Los siguientes son varios tipos de análisis gravimétrico.
- Gravimetría de precipitación : implica aislar un ion en solución mediante una reacción de precipitación, filtrar, lavar el precipitado para eliminar las impurezas y, finalmente, pesar y medir la masa del precipitado por diferencia.
- Gravimetría de volatilización : el proceso de separar los componentes de una mezcla calentando o descomponiendo químicamente la muestra se conoce como gravimetría de volatilización.
- Electrogravimetría : comprende la reducción electroquímica de iones metálicos en el cátodo, así como la deposición de iones en el cátodo al mismo tiempo. La masa de analito inicialmente presente en la muestra se determina pesando el cátodo antes y después de la electrólisis, y la diferencia de peso corresponde a la masa de analito inicialmente presente en la muestra.
- Análisis volumétrico: el análisis volumétrico es el proceso de cuantificar una sustancia en términos de volumen. En el análisis volumétrico, un volumen conocido (V 1 ) de un material cuya concentración (N 1 ) se conoce reacciona con un volumen desconocido (V 2 ) de una solución de una sustancia cuya concentración (N 2 ) debe predecirse. Al final de la respuesta, se registra el volumen, V 1 . La siguiente ecuación se utiliza para calcular la concentración de N2.
norte 2 x V 2 = norte 1 x V 1
Los términos de análisis volumétrico incluyen:
- Titulación : la titulación es el proceso de determinar el volumen de solución requerido para reaccionar completamente con el volumen de otra solución.
- Indicador : los indicadores son sustancias químicas que cambian de color a medida que avanza la reacción.
- Valorante : un valorante es una solución con una concentración conocida.
- Titular : la solución cuya concentración se estima se denomina titulación.
Cálculos estequiométricos
Es fundamental para resolver problemas estequiométricos. Requiere una comprensión y uso de la idea del mol, así como el equilibrio de ecuaciones químicas y la conversión cuidadosa de unidades. Las dificultades basadas en ecuaciones químicas se pueden categorizar como.
- Relaciones mol a mol: en estos problemas, los moles de uno de los reactivos o productos se calculan si se dan los moles de los otros reactivos y productos.
- Relación masa-volumen: la masa o el volumen de uno de los reactivos o productos se estima utilizando la masa o el volumen de otras sustancias en estos problemas.
- Relación masa-masa: la masa de uno de los reactivos o productos debe calcularse si la masa de los otros reactivos o productos se da en estos problemas.
- Relación volumen-volumen: en estos problemas se da el volumen de uno de los reactivos o productos, mientras que se debe estimar el volumen del otro.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: Calcula cuánto hidrrust de sodio se necesitará para preparar 500 ml de una solución 0,10 M.
Responder:
La masa molar de NaOH = 40g
Volumen de NaOH= 500ml = 0,5 L
Molaridad = 0,10 M
Molaridad = moles / volumen en litros
Entonces, peso de NaOH = masa molar de NaOH x volumen x molaridad
= 0,10x40x0,5
= 2 gramos
Pregunta 2: ¿Qué son los cálculos estequiométricos y cómo funcionan?
Responder:
Los cálculos estequiométricos implican una serie de pasos, incluida la resolución de una ecuación de equilibrio, la determinación de los moles de productos químicos producidos en una reacción y la conversión de unidades a moles y viceversa utilizando varios factores de conversión.
Pregunta 3: Para preparar 400 ml de HCl 3 M, ¿cuánto HCl 11 M debe diluirse con agua?
Responder:
Dado que, M 1 = 11M, y M 2 = 3M
Además, V 1 = ? , y V 2 = 400ml
Ahora, METRO 1 x V 1 = METRO 2 x V 2
V1 = (3×400) / 11
= 109 mililitros
Pregunta 4: ¿Cuál es la aplicación de la estequiometría en la vida real?
Responder:
La estequiometría se utiliza en la fabricación de jabones, gasolina, neumáticos, desodorantes, fertilizantes y otros productos.
Pregunta 5: Al hacer reaccionar nitrógeno con hidrógeno, ¿cuántos moles de nitrógeno se requieren para producir 8,2 moles de amoníaco?
Responder:
La ecuación química balanceada es,
N2 + 3H2 → 2NH3 _
2 moles de NH 3 se producen a partir de = 1 mol de N 2
Se producen 8,2 moles de NH 3 a partir de = (1/2) x 8,2
= 4,1 moles de N2