4.3.1 Cálculos estequiométricos

4.3.1. Cálculos estequiométricos

Los productos que utilizamos cotidianamente como alimentos, jabones, medicinas entre otros muchos, se obtienen a través de reacciones químicas, constituidas por los reactivos a partir de los que se obtienen los productos que tienen propiedades diferentes a las de las sustancias que les dieron origen.

Para llevar a cabo una reacción química y obtener cantidades óptimas de productos se requiere partir de la ecuación química balanceada en la que las cantidades de los reactivos son iguales a las cantidades de productos. Por ejemplo:

Zn(s)  +    2HCl(ac)  →   ZnCl₂(ac)    +   H₂(g)

Una forma de leer la ecuación química anterior es: 1 mol de Zn reacciona con 2 mol de HCl para producir 1 mol de ZnCl₂    más 1 mol de H₂, sin embargo si se quiere llevar a cabo la reacción en el laboratorio es necesario utilizar unidades de medición que nos permitan efectuarla con iguales o diferentes cantidades, aunque siempre basándose en la ecuación química balanceada. Para ello, las moles se pueden expresar en g.

En el caso del Zn, 1 mol es igual al peso atómico o masa atómica,  65.37, dato obtenido de la tabla periódica y que redondeado es igual a 65 g/mol. Para el  HCl se requiere calcular los gramos,  porque es un compuesto y son 2 moles, así que en este caso los gramos se obtienen sumando el peso atómico de cada elemento del compuesto y se multiplica por 2, ya que son 2 moles:

Redondeando las masas tenemos que:   H = 1; Cl = 35, por lo tanto 1 + 35 = 36g de HCl multiplicado por 2 moles tenemos que 36 g X 2 = 72g de HCl

Con el ZnCl₂   se lleva a cabo un procedimiento semejante:

Redondeando las masas tenemos que:   Zn = 63; Cl = 35, como tiene subíndice 2 se multiplica por 2, por lo tanto: 35 X 2 = 70, entonces 63 + 70 = 135 g de ZnCl₂

Con los datos anteriores la ecuación química se lee ahora de la siguiente forma:

Zn(s)  +    2HCl(ac)  →   ZnCl₂ (ac)  +   H₂(g)

                                             65g              72g               135g               2g

65 g de Zn reaccionan con 72 g de HCl y producen 135 g de ZnCl₂   más 2 g de hidrógeno.

Cabe señalar que la forma de interpretar una ecuación a partir de la cantidades que intervienen son diversas, sin embargo sólo se están presentando en este caso dos de ellas, las cuales permiten efectuar cálculos que se denominan: relación mol-mol y masa-masa.

Ejemplo de la relación mol-mol

A partir de la ecuación química anterior, cuántas moles de HCl se requieren para que reaccionen 1.8 mol de Zn.

De la ecuación balanceada se considera la relación entre el Zn y el HCl:

1 mol de Zn reacciona con 2 mol de HCl

1. Se representa: 

   72 g de HCL__	o	135 g de ZnCl2
   135 g de ZnCl2		72 g de HCl

             

2. Se multiplica: 

   1.8 mol de ZnCl2	X	72 g de HCl	=   0.96 gramos de HCl
   		135 gramos de ZnCl2

Se seleccionó la segunda opción del inciso 2 para llegar al resultado, de esta manera es posible eliminar mol de Zn y obtener el resultado en mol de HCl.

La relación mol-mol anterior es entre reactivos, sin embargo se puede efectuar entre reactivo y producto, como es el siguiente caso:

Ejemplo: Cuántas mol se requieren de HCl para que al reaccionar se produzcan 1.8 mol de ZnCl₂. 

1. De la ecuación balanceada se considera la relación entre el  HCl y el ZnCl₂:

2 mol de HCl al reaccionar producen 1 mol de ZnCl₂

2. Se representa:         2 mol HCl               o               1 mol ZnCl₂                                                                     1 mol ZnCl₂                              2 mol HCl              

3. Se multiplica:  1.8 mol de ZnCl₂ X  2 mol HCl   =  3.6 mol de HCl                                                                                                 1 mol ZnCl₂ 

Relación gramo – gramo

A partir de la ecuación balanceada del caso anterior se hacen diversos cálculos.

Ejemplo:

A partir de la ecuación química anterior, cuántos gramos se requieren de HCl para que reaccionen 6.48 g de Zn. 

1. De la ecuación balanceada se considera la relación entre el Zn y el HCl:

65   g de Zn reaccionan con 72 mol de HCl

2. Se representa:   

   65 g de Zn	o	72 g de HCl
   72 g de HCl		65 g de Zn

               

3. Se multiplica: 

   6.48 g de Zn	X	72 g de HCl	=   7.18 gramos de HCl
   		65 g de Zn

Se seleccionó la segunda opción del inciso 2 para llegar al resultado, de esta manera es posible eliminar g de Zn y obtener el resultado en g de HCl.

La relación gramo – gramo anterior es entre reactivos, sin embargo se puede efectuar entre reactivo y producto, como es el siguiente caso:

Ejemplo: ¿Cuántas gramos se requieren de HCl para que al reaccionar se produzcan 3.6 g de ZnCl₂?. 

1. De la ecuación balanceada se considera la relación entre el  HCl y el ZnCl₂:

72   gramos de HCl al reaccionar producen 135 gramos de ZnCl₂

2. Se representa:         72 g de HCl               o             135 gramos de ZnCl₂                                                                135 gramos de ZnCl₂               72 de gramos HCl               

3. Se multiplica:  1.8 mol de ZnCl₂   X       72 mol HCl     =  0.96 gramos de HCl                                                                   135 gramos de ZnCl₂ 

Ejercicios:

1. Mediante la reacción de hidrógeno y oxígeno se amoniaco y la ecuación química es la siguiente:

N₂(g)     +      3H₂(g)     →  2NH₃(g)