miércoles, 21 de abril de 2010

Estequiometría: El Factor Molar

ESTEQUIMETRÍA: EL FACTOR MOLAR Y SU USO

Hola muchachos!!

En estequiometría, como definición podemos decir que es la rama de la química que se encarga de estudiar las relaciones ponderales (de peso), masa-masa, mol-mol, masa-volumen, mol-volumen... de las substancias que participan en una reacción química.

En muchas ocasiones hemos mencionado que una reacción química la podemos relacionar con una receta, pongamos de ejemplo una bebida de limón, se necesitan 2 lts de agua, 200 grs de azúcar y 6 limones, el resultado es agua de limón para digamos 4 personas, lo colocaremos de esta manera:

2 lts de agua + 200 grs de azúcar + 6 limones ----> 4 personas tienen agua de limón

¿ Se parece a una reaccion química? por supuesto!!!! tenemos ingredientes (rectivos) que nos dan como resultado un producto. Si tengo que con 6 limones obtengo agua de limón para 4 personas, cuanto podria obtener de agua si tengo 12 limones?

A ojo de buen cubero, podemos decir que alcanzará para 8 personas, pero, ¿cual es el cálculo? muy sencillo, observamos que la relación es la siguiente:

6 limones ------> 4 personas (agua de limon)
12 limones------- x

¡¡¡ es una regla de 3 !!!! x = 12 limones ( 4 personas/ 6 limones ) = 8 personas

la expresión 4 personas/ 6 limones es una relacion estequiométrica que conocemos como FACTOR MOLAR, sabemos que en una reacción química, tendremos reactivos que reaccionarán para obtener productos, la relacion que existe entre ellos lo conocemos como FACTOR MOLAR, veamos otro ejemplo:

2Al + Fe2O3 ---> Al2O3 + 2Fe

como elegiremos nuestro factor molar? eso dependerá de la información que se nos esté requiriendo, por ejemplo: dada la reacción anterior, supongamos que contamos con 500 gr de trióxido de hierro y necesitamos saber cuanto podremos obtener de trióxido de aluminio.

Analicemos lo siguiente, el resultado que obtengamos de trióxido de aluminio, será el RENDIMIENTO TEÓRICO, porque en la realidad, es muy difícil, por no decir imposible que los reactivos reaccionen al 100%.

SOLUCION:

El problema nos indica que tenemos 500 grs de Trióxido de hierro y se nos pregunta cuanto obtendremos de Trióxido de aluminio, notése que en ningún momento se nos cuestiona sobre el aluminio, debemos asumir que el aluminio estará en cantidad suficiente para que reaccione en su totalidad con el trióxido de hierro, mas adelante veremos otros ejemplos en donde tocaremos lo que es el reactivo limitante, entonces mi FACTOR MOLAR lo realizaremos de la siguiente manera:

1 mol de Fe2O3 me produce 1 mol de Al2O3

Tengo que determinar los PESOS MOLECULARES de ambos compuestos,
......................peso atómico ..........# átomos
PM Fe2O3: Fe: 55.8 gr/mol .......X ......2 = 111.6
....................O: 15.9 gr/mol .......X ......3 = 31.8
...................................................-----
...............................................143.4 gr/mol

PM Al2O3: Al: 26.98 gr/mol .....X ......2 = 53.96
......................O: 15.9 gr/mol .....X...... 3 = 31.8
....................................................--------
................................................85.76 gr/mol

Quiero hacer la obsevación de que el peso molecular viene siendo lo que es el peso fórmula, el cual viene dado en umas (unidades de masa atómica), pero que para fines prácticos y que en otra ocasión explicaremos, se coloca en gr/mol.

El Factor molar me indica que la relación es 1 mol de Fe2O3 me produce 1 mol de Al2O3, pero mi problema me indica que tengo 500 grs de Fe2O3, el lenguaje coloquial que he usado con mis alumnos es que el "lenguaje químico" es un lenguaje que sólo algunos privilegiados conocemos, es decir si voy a al almacén en donde mi materia prima sea el Fe2O3, no le voy a decir al encargado "dame 3 o 4 moles de reactivo", simplemente me va a decir que se lo diga en cristiano, es por eso que traducimos los moles a gramos, esto lo logramos con la siguiente fórmula:

# moles = peso en gramos/ PM

pasamos los 500 grs de Fe2O3 a moles

# moles de Fe2O3 = 500 grs/ 143.4 gr/mol = 3.48 moles de Fe2O3, como la relacion estequiométrica me indica que 1 mol de Fe2O3 me produce 1 mol de Al2O3, por lo tanto si tengo 3.48 moles de Fe2O3, también obtendré 3.48 moles de Al2O3,entonces con el PM, obtengo la cantidad de Al2O3 que obtendré, la cual es:298.44, el cálculo realizado utilizando el factor molar es:

........................1 mol de Fe2O3 .......1 mol de Al2O3 .......85.76 gr de Al2O3
500 gr de Fe2O3 ( ------------------ )(--------------------)(------------------) = 298.44 grs
......................143.4 gr de Fe2O3 .....mol de Fe2O3 .....1 mol de Al2O3 ......de Al2O3

los datos que coloco del mismo color son los que se eliminarán realizando las multiplicaciones y divisiones de los factores molares utilizados.

los ejercicios a resolver son: (las ecuaciones no estan balanceadas, ojo!!!)

determina la cantidad de sulfato de sodio que podemos obtener con 700 grs de sulfato de plata
Ag2SO4 + NaCl <--> Na2SO4 + AgCl
si obtuvimos 35 grs de potasio elemental, que cantidad de carbonato de potasio se necesitó?
K2CO3 + C <--> CO + K
cuanto se produjo de nitrato de plata si solo teníamos 1oo grs de ácido nítrico?
Ag + HNO3 <--> NO + H2O + AgNO3
que cantidad de Disulfuro de hierro se necesitó para producir 350 grs de trióxido de hierro?
FeS2 + O2 <--> Fe2O3 + SO2

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