Consideraciones previas

    Cálculos estequiométricos

    Ejemplo

    Recuerda

 

 

Consideraciones previas.

Una reacción química ajustada nos indica la proporción de moléculas reaccionan de cada reactivo y la proporción de moléculas se forman de cada producto. Hasta ahora hemos considerado el coeficiente estequiométrico como número de moléculas que reaccionan o se forman pero también podríamos considerarlo como número de moles que reaccionan o se forman. Por ejemplo, si tenemos la reacción ajustada 

2 H₂O  à  2 H₂   +   O₂

los coeficientes estequiométricos nos indicarían que por cada molécula de agua (H₂O) se formarán dos moléculas de hidrógeno (H₂) y una molécula de oxígeno (O₂), recordad la experiencia de la electrólisis del agua. Pero quien dice dos moléculas de agua puede decir un múltiplo de lo mismo como puede ser dos moles (dos veces el número de Avogadro de moléculas de agua); es decir, dos moles de agua darán dos moles de hidrógeno y un mol de oxígeno.

¿Para qué nos sirve considerar los coeficientes estequiométricos como moles en lugar de moléculas? Para hacer cálculos. Según vimos, la masa de cualquier mol es la masa molecular expresada en gramos. Siguiendo con la reacción anterior, la masa molecular de cada compuesto implicado es la siguiente: M_agua = 18 u ; M_hidrógeno = 2 u ; M_oxígeno = 32 u . Si consideramos los coeficientes estequiométricos como moles, tendremos que

Como puedes observar, al aplicar estos cálculos también se cumplirá la ley de Lavoisier o de conservación de la masa : antes de la reacción tenemos 36 g, después de la reacción tenemos también 36 g ( 4 + 32 = 36).

Si ahora nos dan una masa de cualquiera de las sustancias, por una simple proporcionalidad directa (regla de tres) podemos conocer las demás. No obstante, el método que vamos a seguir es el uso de factores de conversión.

Cálculos estequiométricos.

Los cálculos que vamos a abordar este curso son aquellos en los que reaccionan totalmente los reactivos, ni sobra ni falta ninguno de ellos.

Los pasos que debes seguir son los siguientes:

1. Se escribe la reacción química con las fórmulas.

2. Se ajusta la reacción química.

3. Se calcula a un lado la masa de un mol de la sustancia que nos dan (dato) y la masa de un mol de la sustancia que nos piden (incógnita).

4. Se escribe debajo de la sustancia correspondiente el dato que da el problema y debajo de la sustancia correspondiente el símbolo de lo que nos piden (m para masa, n para número de moles, ...)

5. Una vez escrito todo lo que se puede extraer del enunciado se siguen los siguientes pasos:

• En caso de que no nos den el número de moles del dato, se calcularán a partir de la masa en gramos del mismo.

• Calcular el número de moles de la sustancia incógnita utilizando la relación estequiométrica entre el dato y la incógnita; es decir los coeficientes estequiométricos del dato y de la incógnita. Aquí acaba el problema si lo único que nos piden es el número de moles de la incógnita.

• Si nos piden la masa de la incógnita, deberás calcular la masa en gramos de la incógnita a partir del número de moles obtenido en el paso anterior

Puestos los tres pasos en fórmulas matemáticas, los factores de conversión quedarían de la siguiente forma:

Ejemplo.  

Tengamos 10 kg de aluminio que se oxidan en presencia de oxígeno. Calcula la cantidad de óxido de aluminio (Al₂O₃₎ que se forma. Datos: M_Al = 27 u ,  M_O = 16 u 

1. Se escribe la reacción química:

Al  +  O₂  à  Al₂O₃

2. Se ajusta la reacción química:

4 Al  + 3 O₂  à  2 Al₂O₃

3. Se calculan las masas molares de datos e incógnitas:

4. Se escribe la reacción química con todo lo conocido del problema:

5. Continuamos el problema:

Recuerda.  

En los cálculos estequiométricos sigue siempre el mismo proceso:

1. Escribe y ajusta la reacción química.

2. Escribe el dato e incógnita debajo de los compuestos respectivos.

3. Calcula la masa molar (masa molecular en gramos) del dato y de la incógnita.

4. Pasa el dato a moles (utiliza un factor de conversión).

5. Pasa los moles del dato a moles de la incógnita (utiliza en el factor de conversión los coeficientes estequiométricos de dato e incógnita).

6. Pasa los moles de la incógnita a lo que nos pidan (utiliza un factor de conversión).