Estequiometría

Ideas clave

• La estequiometría estudia las relaciones cuantitativas entre reactantes y productos. Los coeficientes de una ecuación balanceada dicen en qué proporción en moles reaccionan las sustancias. En $\mathrm{N_2} + 3\,\mathrm{H_2} \rightarrow 2\,\mathrm{NH_3}$, $1$ mol de nitrógeno reacciona con $3$ mol de hidrógeno y forma $2$ mol de amoníaco. La ecuación está balanceada porque hay los mismos átomos a cada lado: $2$ de N y $6$ de H; solo así los coeficientes sirven para calcular.
• Un mol contiene $6{,}02 \cdot 10^{23}$ partículas (número de Avogadro): átomos, moléculas o iones. El número de partículas es $N = n \cdot N_A$. Un mol de agua son $6{,}02 \cdot 10^{23}$ moléculas de agua y tiene una masa de $18$ g.
• Los átomos se cuentan a partir de las moléculas: en $1$ mol de $\mathrm{H_2O}$ hay $1$ mol de moléculas, y como cada molécula tiene $2$ átomos de H y $1$ de O, hay $2$ mol de átomos de H y $1$ mol de átomos de O.
• Del mol se pasa a gramos con la masa molar, $M$ (g/mol): $n = \frac{m}{M}$. Con eso, un dato en gramos de una sustancia sirve para calcular los gramos de otra de la misma reacción.
• Ley de proporciones definidas (Proust): un compuesto puro siempre tiene los mismos elementos en la misma proporción de masa, sin importar su origen. El agua tiene $2$ g de H por cada $16$ g de O, es decir, una razón de $1:8$, venga de un río o del laboratorio.
• Ley de proporciones múltiples (Dalton): si dos elementos forman más de un compuesto, las masas de uno que se combinan con una misma masa del otro están en una razón de números enteros pequeños. En el $\mathrm{CO}$ hay $12$ g de C por $16$ g de O, y en el $\mathrm{CO_2}$, $12$ g de C por $32$ g de O: la razón de oxígeno es $16:32 = 1:2$.
• Método para cualquier problema, siempre en este orden: primero escribe la ecuación balanceada, porque sin ella no hay razón que usar; luego pasa el dato a mol con la masa molar, porque los coeficientes hablan en mol; después usa los coeficientes como razón (regla de tres) para encontrar los mol de la otra sustancia; y al final pasa a la unidad que te piden (gramos, moléculas o átomos).
• La estequiometría se usa en la industria y el ambiente: la fotosíntesis ($6\,\mathrm{CO_2} + 6\,\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{C_6H_{12}O_6} + 6\,\mathrm{O_2}$), la síntesis industrial del amoníaco para fertilizantes y la lluvia ácida, donde el $\mathrm{SO_3}$ reacciona con agua y forma $\mathrm{H_2SO_4}$.

Reglas y fórmulas

Ejemplos resueltos