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En una ecuación química, la materia no puede crearse ni destruirse, por lo que los productos que salen de una reacción deben ser iguales a los reactivos que entran en ella. La estequiometría es la medida de los elementos dentro de una reacción. [1] X Fuente de investigación Involucra cálculos que toman en cuenta las masas de los reactivos y productos en una reacción química dada. La estequiometría es mitad matemática y mitad química y gira en torno al principio simple mencionado anteriormente: el principio de que la materia nunca se pierde ni se gana durante una reacción. El primer paso para resolver cualquier problema de química es balancear la ecuación .
Pasos
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Anota el número de átomos que conforman cada compuesto a cada lado de la ecuación. Usando la ecuación química , puedes identificar los átomos de cada elemento en la reacción. Debido a que una reacción química nunca puede crear ni destruir materia nueva, una ecuación dada no está balanceada si el número (y los tipos) de átomos a cada lado de la ecuación no encajan perfectamente.
- No olvides multiplicar por un coeficiente o subíndice si hay uno presente.
- Por ejemplo, H 2 SO 4 + Fe ---> Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2
- Del lado de los reactivos (el izquierdo) de la ecuación, hay 2 H, 1 S, 4 O y 1 Fe.
- Del lado del producto (el derecho) de la ecuación, hay 2H, 3 S, 12 O y 2 Fe.
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Agrega un coeficiente frente a los elementos que no sean oxígeno e hidrógeno para balancear cada lado. Identifica el mínimo factor común entre todos los elementos que no sean oxígeno e hidrógeno para obtener números iguales de átomos a ambos lados.
- Por ejemplo, el mínimo factor común entre 2 y 1 es 2 para Fe. Agrega un 2 frente a Fe del lado izquierdo para balancearlo.
- El mínimo factor común entre 3 y 1 es 3 para S. Agrega un 3 frente a H 2 SO 4 para balancear los lados izquierdo y derecho.
- En esta etapa, nuestra ecuación se ve así: 3 H 2 SO 4 + 2 Fe ---> Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 .
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Balancea los átomos de hidrógeno y oxígeno. Los átomos de hidrógeno y oxígeno se balancean al final porque aparecen comúnmente en múltiples moléculas a cada lado de la ecuación. En esta etapa del proceso de balancear la ecuación, no olvides volver a contar los átomos si has agregado coeficientes y moléculas.
- En nuestro ejemplo, agregamos un 3 frente a H 2 SO 4 y ahora tenemos 6 hidrógenos a la izquierda y solo 2 a la derecha de la ecuación. También tenemos 12 oxígenos a la izquierda y 12 oxígenos a la derecha, así que están balanceados.
- Podemos balancear los hidrógenos agregando un 3 frente a H 2 .
- Nuestra ecuación final balanceada es 3 H 2 SO 4 + 2 Fe ---> Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3 H 2 .
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Vuelve a contar el número de átomos a cada lado de la ecuación para asegurarte de que sean iguales. Una vez que hayas terminado, es sensato regresar y revisar la ecuación para ver si está balanceada. Esto puede hacerse sumando nuevamente todos los átomos a cada lado de la ecuación para asegurarte de que sean iguales a ambos lados.
- Revisemos nuestra ecuación, 3 H 2 SO 4 + 2 Fe ---> Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3 H 2 , para ver si está balanceada.
- Del lado izquierdo de la flecha, hay 6 H, 3 S, 12 O y 2 Fe.
- Del lado derecho de la flecha, hay 2 Fe, 3 S, 12 O y 6 H.
- Los lados izquierdo y derecho de la ecuación son iguales; por lo tanto, la ecuación está balanceada.
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Calcula la masa molar del compuesto dada en gramos. La masa molar es la cantidad en gramos (g) de un mol de un compuesto. [2] X Fuente de investigación Te permite convertir fácilmente entre los gramos y moles de una sustancia. [3] X Fuente de investigación Para calcular la masa molar, tienes que identificar cuántas moléculas de un elemento hay en el compuesto y la masa atómica de cada elemento en el compuesto.
- Define el número de átomos de cada elemento de un compuesto. Por ejemplo, la glucosa es C 6 H 12 O 6 . Hay 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrógeno y 6 átomos de oxígeno.
- Identifica la masa atómica en gramos por mol (g/mol) de cada átomo. Las masas atómicas de los elementos en la glucosa son: carbono, 12,0107 g/mol; hidrógeno, 1,007 g/mol; y oxígeno, 15,9994 g/mol.
- Multiplica la masa atómica de cada elemento por el número de átomos presentes en el compuesto. Carbono: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; hidrógeno: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; oxígeno: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol.
- Sumar estos productos produce la masa molar del compuesto. 72,0642 + 12,084 + 95,9964 = 180,1446 g/mol. 180,14 gramos es la masa de un mol de glucosa.
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Convierte gramos de una sustancia a moles usando la masa molar. Usando la masa molar como un factor de conversión, puedes calcular el número de moles presentes en el número dado de gramos de la especie. Divide la cantidad conocida de gramos (g) entre la masa molar (g/mol). [4] X Fuente de investigación [5] X Fuente de investigación Una forma fácil de revisar que hayas hecho el cálculo correcto es asegurarte de que las unidades se cancelen dejando solamente moles.
- Por ejemplo: ¿cuántos moles hay en 8,2 gramos de cloruro de hidrógeno (HCl)?
- La masa atómica de H es 1,0007 y la de Cl es 35,453, por lo que la masa molar del compuesto es 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol.
- Dividir el número de gramos de la sustancia entre la masa molar da como resultado: 8,2 g / (36,46 g/mol) = 0,225 moles de HCl.
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Determina la proporción molar entre los reactivos. A fin de determinar el rendimiento de un producto en una reacción dada, tienes que determinar la proporción molar. La proporción molar te dice la proporción en la que las sustancias reaccionan unas con otras y se da por el coeficiente de las especies en la reacción balanceada. [6] X Fuente de investigación
- Por ejemplo, ¿cuál es la proporción molar de KClO 3 a O 2 en la reacción 2 KClO 3 ---> 2 KCl + 3 O 2 .
- Primero, revisa para ver si la ecuación está balanceada. Nunca olvides este paso o tus proporciones estarán equivocadas. En este caso, hay cantidades iguales de cada elemento a ambos lados de la reacción, así que está balanceada.
- La proporción de KClO 3 a O 2 es 2/3. No importa cuál número vaya en la parte superior y la inferior con tal que mantengas los mismos compuestos en la parte superior y la inferior a lo largo del resto del problema. [7] X Fuente de investigación
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Haz una regla de tres con la proporción molar para encontrar los moles de otros reactivos. Para calcular el número de moles de una especie producida o requerida para una reacción, usarás la proporción molar. [8] X Fuente de investigación Los problemas generalmente te pedirán que determines el número de moles requerido o el número de moles producido en una reacción dado un determinado número de gramos de reactivo.
- Por ejemplo, dada la reacción N 2 + 3 H 2 ---> 2 NH 3 , ¿cuántos moles de NH 3 se producirán dados 3,00 gramos de N 2 que reaccionen con suficiente H 2 ?
- En este ejemplo, suficiente H 2 significa que hay suficiente disponible y no tienes que tomarlo en cuenta para resolver el problema.
- Primero, convierte los gramos de N 2 a moles. La masa atómica del nitrógeno es 14,0067 g/mol, así que la masa molar de N 2 es 28,0134 g/mol. Dividir la masa entre la masa molar te da 3,00 g/28,0134 g/mol = 0,107 mol.
- Establece las proporciones dadas en la ecuación: NH 3 :N 2 = x/0,107 mol.
- Haz una regla de tres con esta proporción y la proporción molar de NH 3 a N 2 , la cual es 2:1. x/0,107 mol = 2/1 = (2 x 0,107) = 1x = 0,214 mol.
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Convierte moles a masa usando la masa molar de la especie. Usarás la masa molar otra vez pero esta vez multiplicarás para convertir los moles de regreso a gramos. Asegúrate de usar la masa molar de la especie correcta.
- La masa molar de NH 3 es 17,028 g/mol. Por lo tanto, 0,214 mol x (17,028 g/mol) = 3,647 gramos de NH 3 .
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Determina si la reacción sucede a presión y temperatura normales (PTN). PTN es el conjunto de condiciones dadas en donde 1 mol de un gas ideal ocupa 22,414 litros (L) de volumen. [9] X Fuente de investigación La temperatura estándar es 273,15 Kelvin (K) y la presión estándar es 1 atmósfera (atm). [10] X Fuente de investigación
- Generalmente, una reacción dirá que se produce a 1 atm y 273 K o simplemente dirá PTN.
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Usa el factor de conversión 22,414 L/mol para convertir litros de gas a moles. Si la reacción sucede a PTN, puedes usar 22,414 L/mol para calcular el número de moles en un determinado volumen de gas. [11] X Fuente de investigación Divide el volumen de gas (L) entre el factor de conversión para determinar los moles.
- Por ejemplo, convierte 3,2 litros de gas N 2 a moles: 3,2 L/22,414 L/mol = 0,143 moles.
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Usa la ley de los gases ideales para convertir litros de gas que no estén a PTN. Si se te da una reacción que no ocurre a PTN, tendrás que usar la ley de los gases ideales PV = nRT para determinar el número de moles en la reacción. [12] X Fuente de investigación P es la presión en atmósferas, V es el volumen en litros, n es el número de moles, R es la constante de los gases ideales 0,0821L-atm/mol-K y T es la temperatura en grados Kelvin. [13] X Fuente de investigación
- La ecuación puede reorganizarse para encontrar el número de moles: n = RT/PV.
- Las unidades de la constante de los gases ideales están diseñadas para cancelar las unidades de las demás variables.
- Por ejemplo, determina el número de moles en 2,4 litros de O 2 a 300 K y 1,5 atm. Reemplazar las variables da como resultado: n = (0,0821 x 300)/(1,5 x 2) = 24,63/3,6 = 6,842 moles de O 2 .
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Calcula la densidad del líquido. A veces, las ecuaciones químicas te darán el volumen de un reactivo líquido y requerirán la cantidad de gramos o moles necesarios para la reacción. Para convertir a gramos, usarás la densidad de ese líquido. La densidad se obtiene por la masa dividida entre el volumen.
- Si no se te da la densidad en el problema, es posible que tengas que buscarla en un texto de referencia o en línea.
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Convierte el volumen a mililitros (ml). Para convertir el volumen de líquido a masa (g), tendrás que usar la densidad de ese líquido. La densidad se da en gramos por mililitro (g/ml). Por lo tanto, el volumen del líquido tiene que estar en mililitros para convertirlo.
- Identifica el volumen dado. Por ejemplo, digamos que el problema dice que tienes 1 litro de H 2 O. Para convertir a ml, simplemente multiplica por 1.000. Hay 1.000 mililitros en un litro de agua.
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Multiplica el volumen por la densidad. Cuando multiplicas el volumen (ml) de un líquido por la densidad de ese líquido (g/ml), los mililitros se cancelan y te quedas con los gramos de la sustancia. [14] X Fuente de investigación
- Por ejemplo, la densidad de H 2 O es 18,0134 g/ml. Si la ecuación química dice que tienes 500 ml de H 2 O, entonces la cantidad de gramos es 500 ml x 18,0134 g/ml = 9006,7 g.
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Calcula la masa molar del reactivo. La masa molar es la cantidad en gramos (g) de un mol de un compuesto. Te permite convertir fácilmente entre gramos y moléculas de una sustancia. Para calcular la masa molar, tienes que identificar cuántas moléculas de un elemento hay en un compuesto y la masa atómica de cada elemento en el compuesto.
- Define el número de átomos de cada elemento en un compuesto. Por ejemplo, la glucosa es C 6 H 12 O 6 . Hay 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrógeno y 6 átomos de oxígeno.
- Identifica la masa atómica en gramos por mol (g/mol) de cada átomo. Las masas atómicas de los elementos en la glucosa son: carbono, 12,0107 g/mol; hidrógeno, 1,007 g/mol; y oxígeno, 15,9994 g/mol.
- Multiplica la masa atómica de cada elemento por el número de átomos presente en el compuesto. Carbono: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; hidrógeno: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; oxígeno: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol.
- Sumar estos productos produce la masa molar del compuesto. 72,0642 + 12,084 + 95,9964 = 180,1446 g/mol. 180,14 gramos es la masa de un mol de glucosa.
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Convierte los gramos de una sustancia a moles usando la masa molar. Usando la masa molar como un factor de conversión, puedes calcular el número de moles presente en el número dado de gramos de la especie. Divide la cantidad conocida de gramos (g) entre la masa molar (g/mol). [15] X Fuente de investigación [16] X Fuente de investigación Una forma fácil de revisar que hayas hecho el cálculo correcto es asegurarte de que las unidades se cancelen dejando solamente moles.
- Por ejemplo: ¿cuántos moles hay en 8,2 gramos de cloruro de hidrógeno (HCl)?
- La masa atómica de H es 1,0007 y la de Cl es 35,453, por lo que la masa molar del compuesto es 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol.
- Dividir el número de gramos de la sustancia entre la masa molar da como resultado: 8,2 g / (36,46 g/mol) = 0,225 moles de HCl.
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Referencias
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/What-is-Stoichiometry.html
- ↑ http://preparatorychemistry.com/Bishop_molar_mass_conversion_factors_help.htm
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Mole-Mass.html
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Mass-Mass.html
- ↑ https://www.khanacademy.org/science/chemistry/chemical-reactions-stoichiome/stoichiometry-ideal/a/stoichiometry
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Molar-Ratio.html
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Mole-Mole.html
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Mole-Mole.html
- ↑ http://chemistry-reference.com/stoichiometry/
- ↑ http://www.engineeringtoolbox.com/stp-standard-ntp-normal-air-d_772.html
- ↑ http://www.thegeoexchange.org/chemistry/stoichiometry/liters-to-moles.html
- ↑ http://chemistry-reference.com/stoichiometry/
- ↑ http://www.chemtutor.com/mols.htm
- ↑ http://www.chemtutor.com/mols.htm
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Mass-Mass.html
- ↑ https://www.khanacademy.org/science/chemistry/chemical-reactions-stoichiome/stoichiometry-ideal/a/stoichiometry
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