Estequiometría: Reacciones, Ecuaciones y Cálculos

Estequiometría de las Reacciones Químicas

Se sabe que todos los materiales sufren descomposición, es decir, cambian sus características. El hierro se oxida, la leche se agria, etc. Estos cambios modifican sus propiedades y características, por lo que se les denominan cambios químicos o reacciones químicas y se representan esquemáticamente mediante ecuaciones químicas.

Ecuaciones Químicas y su Estructura

Las ecuaciones químicas son representaciones gráficas de las reacciones químicas. Estas forman ecuaciones de fórmulas que están constituidas por símbolos, fórmulas y números. Los números que están delante de los símbolos se llaman coeficientes y los que están en la parte inferior se llaman subíndices.

Para señalar su estructura tomaremos la siguiente ecuación como ejemplo:

4P + 5O₂ → 2P₂O₅

1. A los elementos o sustancias que aparecen en el lado izquierdo (P y O) se les llama reactivos o reaccionantes, los cuales están separados por un signo (+).
2. Los elementos o sustancias del lado derecho se denominan productos o sustancias resultantes, separados, si es necesario, por un signo (+).
3. El signo más (+) indica "reacciona" y la flecha que separa a los elementos del lado izquierdo con el derecho indica "forma" o "produce".
4. Los números 4, 5 y 2 son los coeficientes (van adelante) y los números 2, 5 y 2 en la parte inferior o abajo se llaman subíndices.

Balanceo de Ecuaciones Químicas

En toda ecuación química, es necesario igualar los átomos presentes tanto en los reactivos como en los productos. Por ello, utilizamos el balanceo de ecuaciones, que no es otra cosa que la igualación de todos los átomos de cada uno de los elementos o sustancias de la ecuación química.

Método del Tanteo para Balancear Ecuaciones

Para balancear una ecuación química, utilizaremos el método del tanteo, para lo cual se indican los siguientes pasos:

• Se inicia el balanceo con el elemento o sustancia que posee mayor número de átomos, colocando un número delante (coeficiente).
• Los otros elementos o sustancias tienen que tener el mismo número de átomos para poder igualar la ecuación. Para ello, se coloca un número delante de manera de igualar los átomos con la sustancia o elemento inicialmente seleccionado.
• Finalmente, se constatan todos los coeficientes colocados, verificando que sean iguales.

Cálculos Estequiométricos

Tratan de las relaciones numéricas y operaciones matemáticas entre reactivos y productos en las reacciones químicas.

Métodos para los Cálculos Estequiométricos

Para los cálculos estequiométricos, se utilizan los siguientes métodos:

1. Moles-Moles
2. Masa-Masa
3. Masa-Volumen
4. Volumen-Volumen

Moles-Moles

Para la aplicación de este método, las cantidades conocidas y desconocidas se toman como cantidad en moles, y los cálculos se hacen todos como moles de sustancia. Para ello, toda la ecuación química (balanceada) se lee en forma molar.

Masa-Masa

En la aplicación de este método, todas las sustancias o elementos conocidos y desconocidos están expresados en gramos.

Masa-Volumen

Para estos tipos de problemas, la sustancia conocida y desconocida es un gas. Por ello, en estos casos se utiliza el volumen molar (22,4 L). Se aplica si la sustancia conocida está dada en gramos y la desconocida en litros, o viceversa.

Volumen-Volumen

La aplicación de este método se basa en la ley de los volúmenes de combinación de Gay-Lussac, la cual establece que siempre que los gases reaccionen o se formen a la misma temperatura y presión, lo hacen en una proporción de volumen expresada con números enteros sencillos.

Rendimiento de una Reacción

Es la cantidad de producto obtenido en una reacción. Se llama rendimiento teórico, estequiométrico o calculado a la cantidad de producto obtenido cuando uno de los reactivos se agota.

Reactivo Limitante

Es el reactivo que está presente en la cantidad estequiométrica más pequeña, de manera que determina la cantidad máxima de producto que se puede obtener.