Estequiometría

¿ Que es la Estequiometria ?

La estequiometría es una rama de la química que estudia las relaciones cuantitativas entre los reactivos y productos en una reacción química. En otras palabras, la estequiometría nos permite calcular las cantidades de reactivos que se necesitan para producir una cantidad determinada de producto, o viceversa. La estequiometría se sustenta en la ley de conservación de la masa. Esta establece que la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos en una reacción química.

Reacciones Químicas, Estequiometria

Para poder realizar cualquier análisis o estudio estequiométrico primero se debe establecer la reacción y esta debe estar balanceada o igualada. Para balancear una reacción existen varios métodos, siendo el método por tanteo y el método Redox los más utilizados. Vamos a continuar suponiendo que ya sabes balancear una reacción. Si no es el caso Ver apartado reacciones químicas. Si ya tienes una base, visita nuestra guía de ejercicios desarrollados paso a paso y separados por nivel de dificultad.

Aquí tenemos una reacción muy sencilla con la que empezaremos a trabajar y ya esta balanceada.

Como veras la reacción cumple con la ley de Lavoisier (conservación de la masa). En estequiometria no solo trabajaremos con gramos o unidades de masa. También utilizaremos moles (ver ¿Qué es un mol?) numero de átomos o moléculas, incluso litros y otras medidas de volumen.

La estequiometría es una herramienta fundamental en la química, ya que nos permite predecir la cantidad de producto que se obtendrá a partir de una cantidad determinada de reactivo, y viceversa.

Comencemos con un ejercicio sencillo utilizando la reacción antes mencionada. En ella reacciona hidrogeno y oxigeno para obtener agua ( tanto el hidrogeno como el oxigeno se encuentran en estado gaseoso)

Consigna: Se hacen reaccionar 60 gr de hidrogeno con cantidad suficiente de oxigeno. Calcular:

  1. Cantidad necesaria en gramos de oxigeno para que la reacción sea completa?
  2. Litros de Hidrogeno que intervienen en la reacción?
  3. Moles de moléculas de agua obtenidas?
  4. Gramos de agua obtenidos?

En estequiometria empleamos mucho la regla de 3 simple.

1. Si sabemos que 4 gr de hidrogeno reaccionan completamente con 32 gr de oxigeno, 60gr de hidrogeno reaccionan completamente con x gramos de oxigeno, y entonces despejamos x.

2. Sabemos que un mol de hidrogeno pesa 2 gr y si tenemos 60gr podemos saber cuantos moles son.

y también sabemos que un mol de cualquier gas tiene un volumen de 22,4lts.

3. Si con 4 gr de hidrogeno obtenemos 2 moles de agua, con 60gr de hidrogeno obtendremos x moles de agua, y ahí despejamos x.

4. Muy similar e igual de simple que el paso anterior. Si con 4 gr de hidrogeno obtenemos 36gr de agua, con 60gr de hidrogeno obtendremos x gr de agua, y ahí despejamos x.

Genial, no fue tan difícil. Pero a medida que avancemos se van a ir agregando características que van ir haciendo los ejercicios mas complejos.

Pureza y Rendimiento en Estequiometria

Pureza

Además, la estequiometría también nos permite determinar la pureza de un compuesto, y calcular la cantidad de reactivos que se necesitan para producir una cantidad determinada de producto con una pureza específica. Si lo tenemos en cuenta tiene mucho sentido. Imagina un proceso de producción en una planta. Difícilmente la materia prima utilizada sea de 100% de pureza y si queremos obtener una determinada cantidad de producto debemos tener en cuenta este factor.

Rendimiento

Este también es un importante factor en estequiometria. En una reacción se muestra el proceso desde el punto de vista teórico. Cuando mas eficiente sea el proceso en la practica mas se acercara al 100% pero en la realidad ningún proceso tiene este rendimiento. Si queremos obtener una cantidad de producto determinada con un rendimiento determinado debemos recalcular por por ejemplo los reactivos necesarios.

Reactivo Limitante en Estequiometria

El concepto de reactivo limitante es muy importante también y tiene sentido que lo sea en el aspecto practico. Una reacción balanceada nos indica las proporciones para que el proceso sea completo. Pero… ¿Qué pasa si la cantidad de uno de los reactivos no es suficiente para reaccionar con la totalidad del otro?¿Obtendríamos la misma cantidad de producto?. Por supuesto que no. Uno de los reactivos podría limitar la reacción. ¿Cuál es el limitante?. Si hay un limitante, hay uno que esta en exceso ¿Cuál es? ¿Qué cantidad de producto obtendré de acuerdo a ello?. Esas serán las incógnitas que resolverás con este tipo de ejercicios.

Gases en Estequiometria

Ok, en estequiometria podemos trabajar con solidos líquidos soluciones y gases. Pero cuidado los gases en cuestión no necesariamente tienen que estar en CNPT (Condiciones normales de presión y temperatura). Puede que en una reacción los reactivos se encuentren a una determinada presión y temperatura y después en otra por tanto el volumen puede llegar a ser diferente. Para trabajar con ello, en estequiometria, debes estar bien empapado de las Leyes de los Gases. !Ojo¡ hay mucha tela para cortar pronto lo veras.

Soluciones Químicas en Estequiometria

En muchos casos los reactivos de una reacción son parte de soluciones químicas. Es muy habitual y puede haber múltiples razones para ello, Para que sea mas fácil manipularlos, conservarlos o medirlos. En fin, ejemplo: si vas a trabajar en una reacción que emplea una solución y solo el soluto es el reactivo deberás calcular cuanto de el tienes en ella. Claramente si quieres resolver problemas de estequiometria donde se empleen soluciones químicas primero debes aprender a trabajar con ellas.