Cálculos Estequiométricos
La estequiometría de una reacción nos indica la relación en moles de las sustancias que intervienen en ella. Si conocemos la masa o el volumen de alguno de los reactivos o productos implicados, podemos calcular la masa o el volumen de las otras sustancias que participan.
Interpretación cuantitativa de una ecuación química
Para calcular la cantidad de una sustancia que debe reaccionar con una determinada cantidad de otra, o la cantidad de una sustancia que se producirá si conocemos las cantidades de los reactivos, la ecuación química debe estar «ajustada». Una ecuación química ajustada nos aporta información acerca de las proporciones de las sustancias que intervienen, tanto reactivos como productos.
Veamos la reacción de la síntesis del amoníaco. Una vez ajustada, los coeficientes de la reacción nos indican la relación en que intervienen los reactivos y los productos.
Partiendo de las masas atómicas de los elementos, calculamos las masas moleculares de las sustancias que intervienen.
La ecuación ajustada se puede interpretar desde varios puntos de vista
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En términos atómico-moleculares. Por cada molécula de N2 que reacciona con tres moléculas de H2 , obtenemos dos moléculas de NH3 .
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En términos molares. Un mol de N2 reacciona con tres moles de H2 para producir dos moles de NH3 .
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En términos de masas y volúmenes. 28,0 g de N2 reaccionan con 6,0 g de H2 para producir 34,0 g de NH3 . Los 28,0 g de N2 , a 105 Pa y 273 K, ocupan 45,4 L.
Cálculos con masas
Observa, en el ejemplo siguiente, el procedimiento que hay que seguir para determinar la masa de un componente, conocida la de otro.
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La oxidación del hierro, Fe, se produce al reaccionar este con el oxígeno, O2, presente en el aire. Determinemos: a) la masa de óxido de hierro (III), Fe2 O3 , que se producirá al reaccionar totalmente 17 g de hierro; b) la composición centesimal del Fe2 O3 .
Calculamos la masa molecular de cada sustancia y, a partir de ella, determinamos su masa molar.
Con estos datos confeccionamos una tabla en la que consten las relaciones que hay entre el número de moles y las masas de cada sustancia que interviene
a) Para determinar la masa de Fe2 O3 que se producirá, multiplicamos el dato de partida por la relación entre las masas de las sustancias implicadas.
Obtendremos 24,3 g de óxido de hierro (III)
b) Determinamos la composición centesimal del óxido de hierro (III). Para ello, obtendremos los gramos de cada elemento que hay en cien gramos del compuesto.
La composición centesimal del óxido de hierro (III) es del 69,9% de Fe y el 30,1% de O
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Composición porcentual de las sustancias
Es muy importante conocer el peso y el porcentaje de cada elemento que interviene en la fórmula molecular; para calcular este porcentaje debemos seguir los siguientes pasos.
Paso 1: Obtenemos el peso molecular del compuesto multiplicando el peso atómico por la cantidad de átomos que hay de un elemento. Debemos hacer esto con cada uno de los elementos presentes en el compuesto; finalmente se suman y así obtenemos el peso molecular del compuesto.
Paso 2: Dividimos el peso de cada uno de los compuestos entre el peso molecular de todo el compuesto
Paso 3: Multiplicamos por cien para obtener el porcentaje.
Ejemplo
Una molécula de dióxido de azufre, SO2 , contiene un átomo de azufre y dos de oxígeno. Calculemos la composición en tanto porcentaje de dicha molécula.
Datos:
Peso atómico del azufre: 32,1
Peso atómico del oxígeno: 16,0
A continuación, obtenemos el peso molecular total.
Masa molecular del SO2
S = 1 x 32,1 =32,1
O = 2 x 16 = 32
Suma total = 64,1
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Porcentaje de azufre en el compuesto: 32,1 /64 = .50 x 100 = 50%
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Porcentaje de oxígeno en el compuesto: 32 / 64 = .50 x100 = 50%
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