Cálculos Estequiométricos con Reacciones Químicas

 ¿Qué es estequiometría?

La estequiometría es la relación entre productos y reactivos en una reacción química.

    La estequiometría química se centra en entender las proporciones cuantitativas entre los reactivos y productos en las reacciones químicas, basándose en la ley de conservación de la masa. Esta ley establece que la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos en un sistema cerrado. Para balancear las ecuaciones químicas, se emplean coeficientes estequiométricos que indican la relación entre los diferentes componentes.

    Un componente clave en este contexto es la constante de Avogadro, también conocida como el número de Avogadro (6,022·10^23), que está vinculada al concepto de mol. Un mol equivale a 6,022·10^23 unidades, ya sean átomos, moléculas u otras partículas. Los moles se utilizan en cálculos estequiométricos para convertir entre masa, número de partículas y volumen en reacciones químicas.
    En estos cálculos, se recurre a la masa atómica relativa y la masa molar para determinar la cantidad de moles de un compuesto. Además, las concentraciones se emplean para calcular la cantidad de moles en soluciones. La ecuación química ajustada es esencial en estos procesos, y el reactivo limitante, que se consume completamente en la reacción, afecta el rendimiento global.

    La estequiometría química aborda diversos aspectos, desde ajustar ecuaciones hasta calcular cantidades de reactivos necesarios e identificar el reactivo limitante.

Ejemplo:

La reacción entre aluminio metálico y ácido sulfúrico:

La ecuación no balanceada es la siguiente:

                             Al + H2SO4 → H2 + Al2(SO4)3

El primer paso es contar cuántos elementos tenemos.

    En el lado de los reactivos, tenemos 1 mol de aluminio, 2 moles de hidrógeno, 1 mol de azufre y 4 moles de oxígeno. En el lado de los productos, tenemos 2 moles de hidrógeno, 2 moles de aluminio, 3 moles de azufre y 12 moles de oxígeno. En el caso de iones como el SO4-2, es importante recordar multiplicar cada elemento por el subíndice (el pequeño número fuera del paréntesis).

    El siguiente paso es elegir el primer elemento para equilibrar. En este ejemplo, utilizaremos el aluminio. Dado que solo tenemos 1 mol de Al en el lado de los reactivos, lo multiplicamos por 2, de modo que ahora tenemos:

                             2Al + H2SO4 → H2 + Al2(SO4)3

    A continuación, equilibramos el azufre. Dado que los coeficientes aplican a toda la molécula, multiplicamos el ácido sulfúrico por 3 para obtener:

                           2Al + 3H2SO4 → H2 + Al2(SO4)3

    Dado que el coeficiente afecta a toda la molécula, también equilibramos el oxígeno. Sin embargo, ahora tenemos 6 moles de hidrógeno gaseoso a la izquierda y solo 2 a la derecha. Por último, multiplicamos los moles de hidrógeno gaseoso por 3 para obtener la ecuación totalmente equilibrada:

                           2Al + 3H2SO4 → 3H2 + Al2(SO4)3