If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Si estás detrás de un filtro de páginas web, por favor asegúrate de que los dominios *.kastatic.org y *.kasandbox.org estén desbloqueados.

Contenido principal

Estequiometría

Introducción

Podrías utilizar tus habilidades de estequiometría ¡para hacer el doble de una receta de galletas! Crédito de imagen: "Chocolate Chip Cookies" (Galletas de chispas de chocolate) por Kimberley Vardeman en Wikimedia Commons, CC-BY 2.0.
Una ecuación química balanceada se parece a una receta para hacer galletas con chispas de chocolate. Muestra qué reactivos (los ingredientes) se combinan para formar qué productos (las galletas). También muestra las relaciones numéricas entre los reactivos y los productos (como cuántas tazas de harina se necesitan para hacer un grupo de galletas).
Estas relaciones numéricas se conocen como estequiometría de una reacción, un término derivado de las palabras del griego antiguo stoicheion ("elemento") y metron ("medida"). En este artículo, examinaremos cómo podemos utilizar las relaciones estequiométricas de las ecuaciones químicas balanceadas para determinar la cantidad de sustancias consumidas y producidas en las reacciones químicas.

Ecuaciones balanceadas y relaciones molares

Un tipo común de relación estequiométrica es la proporción molar, que relaciona la cantidad de moles de dos sustancias cualesquiera en una reacción química. Podemos escribir una proporción molar para un par de sustancias examinando los coeficientes que hay delante de cada especie en la ecuación química balanceada. Por ejemplo, consideremos la ecuación para la reacción entre óxido de hierro (III) y aluminio metálico:
Fe2O3(s)+2Al(s)2Fe(l)+Al2O3(s)
Los coeficientes en la ecuación nos indican que 1 mol de FeA2OA3 reacciona con 2 moles de Al, y forman 2 moles de Fe y 1 mol de AlA2OA3. Podemos escribir la relación entre el FeA2OA3 y el Al como la siguiente proporción molar:
1mol Fe2O3:2mol Al
Con esta proporción, podríamos calcular cuántos moles de Al se necesitan para reaccionar completamente con cierta cantidad de Fe2O3, o viceversa. En general, las proporciones molares se pueden utilizar para convertir entre las cantidades de dos sustancias cualquiera involucradas en una reacción química. Para ilustrar esto, vayamos paso a paso con un ejemplo donde usamos una proporción molar para convertir entre cantidades de reactivos.

Ejemplo: el uso de relaciones molares para calcular la masa de un reactivo

Considera la siguiente ecuación no balanceada:
NaOH(ac)+HA2SOA4(ac)HA2O(l)+NaA2SOA4(ac)
¿Cuántos gramos de NaOH se requieren para consumir 3.10 gramos de HA2SOA4 completamente?
Primero lo primero: ¡tenemos que balancear la ecuación! En este caso, tenemos 1 átomo de Na y 3 átomos de H del lado de los reactivos y 2 átomos de Na y 2 átomos de H del lado de los productos. Podemos balancear la ecuación colocando un 2 frente al NaOH (para que haya 2 átomos de Na de cada lado) y otro 2 frente al HA2O (para que haya 6 átomos de O y 4 átomos de H de cada lado). Hacer esto nos da la siguiente ecuación balanceada:
2NaOH(ac)+HA2SOA4(ac)2HA2O(l)+NaA2SOA4(ac)
Ahora que tenemos la ecuación balanceada, vamos a resolver el problema. Recordemos: queremos encontrar la masa de NaOH que se necesita para reaccionar completamente con 3.10 gramos de HA2SOA4. Podemos abordar este problema de estequiometría con los siguientes pasos:

Paso 1: convertir la masa conocida del reactivo a moles

Con el fin de relacionar las cantidades de HA2SOA4 y NaOH usando una proporción molar, primero tenemos que saber la cantidad de HA2SOA4 en moles. Podemos convertir los 3.10 gramos de HA2SOA4 a moles con la masa molar de HA2SOA4 (98.08 g/mol):
3.10g H2SO4×1mol H2SO498.08g H2SO4=3.16×102mol H2SO4

Paso 2: utilizar la proporción molar para encontrar los moles del otro reactivo

Ahora que tenemos la cantidad de HA2SOA4 en moles, vamos a convertir moles de HA2SOA4 en moles de NaOH usando la proporción molar apropiada. De acuerdo con los coeficientes en la reacción química balanceada, se requieren 2 moles de NaOH por cada 1 mol de HA2SOA4, por lo que la proporción molar es:
2mol NaOH1mol H2SO4
Multiplicar el número de moles de HA2SOA4 por este factor nos da el número de moles de NaOH que se necesitan:
3.16×102mol H2SO4×2mol NaOH1mol H2SO4=6.32×102mol NaOH
Observa cómo escribimos la proporción molar para que se puedan cancelar las moles de HA2SOA4, lo que da como resultado moles de NaOH como unidad final. Para conocer cómo se pueden tratar las unidades como números y así llevar la cuenta en problemas como este, mira este video sobre análisis dimensional.

Paso 3: convertir moles de otros reactivos a masa

Nos piden la masa de NaOH en gramos, por lo que nuestro último paso es convertir los 6.32×102 moles de NaOH a gramos. Podemos hacerlo usando la masa molar de NaOH (40.00 g/mol):
6.32×102mol NaOH×40.00g NaOH1mol NaOH=2.53g NaOH
Por lo tanto, se requieren 2.53 g de NaOH para consumir completamente 3.10 gramos de HA2SOA4 en esta reacción.
Atajo: podríamos haber combinado los tres pasos en un solo cálculo, como se muestra en la siguiente expresión:
3.10g H2SO4 × 1mol H2SO498.08g H2SO4  ×  2mol NaOH1mol H2SO4  ×  40.00g NaOH1mol NaOH = 2.53g NaOHPaso 1Paso 2Step 3Encontrar moles de H2SO4Usar proporción molarEncontrar g de NaOH
Sin embargo, ¡asegúrate de poner atención especial a las unidades si usas esta estrategia!

Resumen

Una ecuación química balanceada nos muestra las relaciones numéricas entre cada una de las especies involucradas en un cambio químico. Podemos usar estas relaciones numéricas para escribir proporciones molares, lo que nos permite convertir entre las cantidades de reactivos y/o productos (¡y así resolver problemas de estequiometría!).
El llevar a cabo una reacción química es como hacer galletas. ¡Aunque esperamos que tu mesa de laboratorio esté más limpia que esta mesa de cocina! Crédito de la imagen: Congerdesign en Pixabay, Pixabay License.
Para saber más sobre otros cálculos estequiométricos comunes, revisa esta emocionante segunda parte sobre reactivos limitantes y rendimiento porcentual.

¿Quieres unirte a la conversación?

¿Sabes inglés? Haz clic aquí para ver más discusiones en el sitio en inglés de Khan Academy.