Cálculos estequiométricos – Estequiometría
Ecuación química, reacción y reactivos
El cálculo estequiométrico o calculo de las medidas apropiadas, es uno de los mayores pasos dados por la humanidad en el campo científico y es el marco de la química cuantitativa. Lavoisier (1743-1794), el padre de la química moderna, fue capaz de asociar todos los conocimientos cuantitativos de su época a la exactitud de la matemática.
Para esto, se desarrollaron varios equipos de medición, entre ellos la balanza analítica de laboratorio, permitiendo al químico medir o calcular las masas de los reactivos y productos participantes en una reacción química.
Actualmente el cálculo estequiométrico es utilizado en varias actividades, tales como la industria que desea saber cuanto de materia prima (reactivos) debe utilizar para obtener una determinada cantidad de productos, por el médico que quiere calcular cuanto de determinada sustancia debe administrar para cada paciente, entre otras innumerables aplicaciones.
A pesar de temido por muchos estudiantes, el cálculo estequiométrico deja de ser un problema si los siguientes pasos son seguidos:
1º paso: Montar y balancear la ecuación química
2º paso: Escribir la proporción en moles (coeficiente de la ecuación balanceada);
3º paso: Adaptar la proporción en moles a las unidades usadas en el enunciado del ejercicio que se trate (masa, volumen, número de moléculas, etc¨)
4º paso: Efectuar la regla de tres con los datos del ejercicio.
Verifícalo en el ejemplo que presentamos. Después revisa estos otros consejos importantes: si la reacción fuese representada en varias etapas (reacciones sucesivas) súmalas todas para obtener solo una y haz el cálculo con esta; si fuese presentado rendimiento en el ejercicio, efectúa el cálculo normalmente.
La cantidad calculada supone rendimiento de 100% y con una simple regla de tres podrás adaptar el resultado al rendimiento dado.
El cálculo estequiométrico es un asunto muy estudiado en las escuelas y universidades. Así que vamos a intentar echar algo de luz sobre el asunto que para muchos es la peor pesadilla de las fechas de examen, con algunos ejemplos sencillos y fáciles de entender.
Para hacer un pastel simple es necesario respetar una receta padrón por ejemplo:
3 tazas de harina de trigo
4 huevos
1 vaso de leche
Es evidente que aquí no tomaremos en cuenta el relleno. Este queda a criterio del cliente.
Podemos identificar que la receta nos trae los ingredientes y sus cantidades. En el cálculo estequiométrico tenemos la misma situación.
Para resolverlos, precisamos de una receta (reacción) que traiga los ingredientes (reactivos y productos) y sus cantidades (coeficientes estequiométricos de la reacción).
Ejemplo:
1C + 2H2 + 1/2O2 → 1CH3OH
Debemos recordar que las cantidades en una reacción no pueden ser dadas en tazas, vasos, etc, pero si se dan en cantidades de materia (moles). Así la reacción en ejemplo establece una proporción
Para cada mol de carbono son necesarios 2 moles de gas hidrógeno y medio mol de gas oxígeno. Si colocamos a reaccionar 2 moles de carbono, será necesario doblar la receta.
Al mismo tiempo, la cantidad de materia (moles) es equivalente a la masa molar de una sustancia o entonces a 6,02 x 1023 moléculas y si fuese un gas que este en estas condiciones normales de temperatura y presión, el mol puede significar 22,4 litros.
Practiquemos entonces cual sería la masa del agua dada en gramos, producida a partir de 8 gr de hidrógeno gas.
1? → H2 + O2 → H2O
2? → 2H2 + O2 → 2H2O
3? → 4g → 36g
8g → x
x = 8 . 36/4
x = 72g de H2O
