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Estequiometría

Estequiometría

En este artículo aprenderás qué es la estequiometría, cómo se calculan las cantidades de reactivos y productos de una reacción y cuál es la importancia de la constante de Avogadro en los cálculos estequiométricos. La estequiometría es un concepto fundamental de la química, ya que sin esta no sería posible realizar ni los procedimientos experimentales más elementales.

  • En este artículo, aprenderás qué es la estequiometría y su función en las reacciones químicas
  • Luego, veremos la constante de Avogadro y su relación con el concepto de mol
  • Además, realizaremos cálculos que implican el concepto de mol y medidas de masa y volumen
  • Finalmente, veremos algunos ejemplos de cálculos con fórmulas molares

Significado de la estequiometría en las reacciones

¿Qué es la estequiometría?

La estequiometría mide y relaciona la cantidad de las sustancias que se consumen y se producen en una reacción.

Aquí exploraremos la estequiometría en el contexto del concepto de mol y la constante de Avogadro, la ecuación de los gases ideales y los espectros de masas. Esto nos permitirá hacer ecuaciones ajustadas y determinar fórmulas empíricas y moleculares.

El mol y la constante de Avogadro

¿Por dónde empezar cuando pensamos "cuánto hay de una sustancia en una determinada cantidad"? Esta fue una pregunta que desconcertó a los científicos durante siglos, siendo uno de ellos Amedeo Avogadro.

Avogadro y la constante

Avogadro empezó a estudiar la relación entre el número atómico de los elementos y la cantidad de átomos presentes en estos. El número atómico se define como la cantidad de protones presentes en los átomos de un elemento.

Puedes inferir el número atómico de cualquier compuesto observando su posición en la tabla periódica. Los elementos de la tabla periódica están ordenados por número atómico creciente.

Supongamos que consideramos el carbono con número atómico 12. ¿Cuántos átomos hay en 12 gramos de carbono-12? Avogadro halló que el número era de 6,02214179 x 1023.

La constante de Avogadro (o número de Avogadro) es 6,02214179 x 1023

Para hacer los cálculos más sencillos, esta constante se suele simplificar a 6,022 x 1023. La constante no tiene unidades, ya que se refiere a una cantidad específica, por lo que puedes decir 6,02214179 x 1023 átomos si es necesario.

Cuando utilices la forma redondeada del número de Avogadro (6,022 x 1023) debes tener en cuenta cómo afectará esto a tus cálculos posteriores.

El mol

El mol es un concepto extrapolado de la constante de Avogadro. El número que descubrió Avogadro (6,02214179 x 1023) suele denominarse mol.

1 mol = 6,02214179 x 1023 átomos

Se trata de una analogía sencilla que utilizas en la vida cotidiana, como una "docena de ..." o un "par de ...". Aquí puedes usarla de modo intercambiable en contextos químicos. Por ejemplo, "un mol de carbono-12" se referirá a 6,02214179 x 1023 de átomos de carbono-12.

Uso de la estequiometría en las ecuaciones químicas

Uso del mol: Cálculos y conversiones

Aquí exploraremos cómo emplear el concepto definido del mol para realizar cálculos y conversiones que implican masa y concentraciones.

El mol y la masa atómica relativa

¿Cómo sabemos cuántos moles hay en una determinada cantidad? Necesitamos saberlo con exactitud para medir la masa de manera precisa y, por tanto, la cantidad exacta de moles que necesitamos para que las reacciones se produzcan.

La cantidad de moles se calcula dividiendo la masa ente la masa atómica relativa del elemento.

¿Puedes ver cómo las unidades en la ecuación anterior se cancelan para dar un número de moles?

De hecho, puedes utilizar la fórmula anterior para determinar la cantidad de moles de cualquier sustancia o compuesto, sustituyendo la masa atómica relativa por la masa molar del compuesto.

Con esta fórmula, puedes encontrar la cantidad de moles de cualquier compuesto que necesitas usar en reacciones y experimentos.

El mol y la masa de los compuestos

También puedes manipular la fórmula para determinar la masa de un compuesto en una reacción . Esto es especialmente útil si necesitas un número concreto de moles para realizar un experimento y debes calcular cuánto hay que pesar de un elemento o sustancia concreta.

El mol y las concentraciones

Puedes utilizar el concepto de mol para calcular las concentraciones de las disoluciones. En lugar de usar las fórmulas anteriores con la masa molar o la masa atómica relativa, podemos utilizar una fórmula diferente que se basa en volúmenes y concentraciones.

Para empezar, ¿cómo definimos la concentración? Se basa en la cantidad de sustancia que hay en un determinado volumen de líquido. Para una disolución, sería una cantidad precisa de soluto en un volumen exacto de solvente. Para incorporar los moles, usamos la ecuación:

También puedes reordenar la fórmula anterior para determinar la cantidad de moles de una solución determinada a partir de una concentración conocida.

Esta infografía relaciona los conceptos que hemos mencionado. Puedes usarla para determinar la fórmula del valor que quieres calcular: moles, concentración o volumen.

Moles y el reactivo limitante

En una reacción, la cantidad de los reactivos suele ser diferente, por lo que aquel que esté presente en mayor cantidad será el reactivo en exceso, mientras que el que esté presente en menor cantidad será el reactivo límite o limitante. De este modo, la cantidad máxima de productos que se formará está determinada por el reactivo limitante.

Sabiendo los moles, podemos calcular el reactivo limitante. Para ello, se compara el número de moles y los coeficientes estequiométricos. Los pasos que tienes que seguir son:

  1. Calcular los moles
  2. Dividir por el coeficiente estequiométrico
  3. Comparar los compuestos. El compuesto que tiene menor cantidad será el reactivo limitante

En una reacción de neutralización del ácido sulfúrico con sosa, reacciona 0,1 L de 1M de ácido sulfúrico y 0,25 L de 0,5 M de NaOH. ¿Cuál es el reactivo limitante?

1. Calculamos moles

2. Dividir por coeficientes estequiométricos

Sabemos que 0,0625 moles de ácido reaccionarían con nuestra base, y vemos que tenemos más ácido que sosa, por lo que el reactivo limitante es la sosa.

Moles y rendimiento de la reacción química

Los moles también pueden utilizarse para calcular el rendimiento químico

Ecuación de los gases ideales

Entonces, ¿cómo encaja el concepto de mol en los cálculos que no se basan en masas o concentraciones, sino en gases? Aquí exploraremos la ley de los gases ideales y cómo se aplica al concepto de mol.

Piensa en los gases, ¿de qué depende el volumen que ocupan? Depende principalmente de la presión y la temperatura. El volumen de un gas ideal aumentará proporcional y linealmente al aumentar la temperatura o disminuir la presión.

Considerando los comportamientos de los gases ideales en función de la temperatura y la presión, se puede hacer una fórmula (que llamamos ley de los gases ideales o ley general de los gases)

pV = nRT

En la fórmula anterior

  • p = presión en atm
  • V = volumen en L
  • n = número de moles
  • R = es la constante de los gases ()
  • T = temperatura en kelvin (K)

La constante de los gases ( ) depende solamente de las unidades, es decir, también lo podrás encontrar como R = .

Ejercicios estequiometría en las reacciones: Ejemplos y cálculos

Aquí resolveremos ejercicios de de cálculos estequiométricos. La estequiometría puede usarse en diferentes tipos de reacciones y a continuación se presentan algunos problemas de estequiometría en reacciones químicas con los que te encontrarás habitualmente.

Ejemplos de cálculos con masa y peso

Exploraremos cómo hacer cálculos relacionados con la conversión de cantidades de masa y peso en moles, y viceversa.

¿Cuántos moles hay en 20 gramos de NaOH?

La masa molar del NaOH es de 39,997 g/mol, que puedes redondear a 40 g/mol. Ahora divide la cantidad ponderada por la masa molar:

Por tanto, hay 0,5 moles en 20 gramos de NaOH.

Ahora imagínate que necesitas pesar una cantidad específica para una reacción. Toma como referencia el siguiente ejemplo.

Necesitas 0,75 moles de magnesio (Mg) para una reacción. ¿Cuántos gramos debes pesar?

La masa atómica relativa del Mg es de 24,305 g/mol, que puedes redondear a 24.

Puedes utilizar la primera infografía para determinar la fórmula que debes utilizar.

Ahora multiplica el número de moles por la masa atómica relativa.

Por tanto, necesitas pesar 18 gramos de Mg para la reacción.

¡Genial! Ahora puedes usar el mismo principio para calcular las concentraciones y los volúmenes de las disoluciones.

Ejemplos de cálculos con soluciones, volúmenes y concentraciones molares

Aquí exploraremos cómo calcular concentraciones a partir de una cantidad dada de moles, o viceversa.

¿Cuál es la concentración de una solución conformada por 0,5 moles de NaCl en 0,25 litros?

Al saber que la concentración tiene las unidades mol / L, lo único que tenemos que hacer es dividir el número de moles por los litros.

Ejemplos de cálculos con gases.

Explora cómo puedes utilizar la ley de los gases ideales para calcular el volumen de cualquier gas si se dan o mencionan las condiciones.

Si un gas ocupa 10 m3 de volumen, ¿cuántos moles tiene? Supón unas condiciones de 1 atm y 300K.

Utiliza la ecuación pV = nRT, para reordenarla en función del número de moles, n = pV / RT.

Hacemos conversión de unidades

Al introducir los datos

Introduce los números: n = (101)(10) / (8,314)(300) n = 0,405 moles

Así puedes manipular la fórmula general básica de los gases para despejar cualquier variable que desees, ya sea el volumen, los moles o incluso las condiciones en las que se encuentra el gas.

Estequiometría - Puntos claves

  • La estequiometría es la medición de la cantidad de sustancias que se consumen y se producen en una reacción.
  • Las ecuaciones importantes
    • pV = nRT
  • Puedes reordenar las fórmulas para calcular cualquier incógnita de las reacciones químicas que implican estequiometría.

Preguntas frecuentes sobre Estequiometría

El reactivo límite o limitante es el reactivo de una reacción que se presenta en menorc antidad. Además. es el que determinada la cantidad máxima de producto que se formará.

Para calcular la cantidad de una sustancia en una reacción química, primero debemos calcular los coeficientes estequiometricas, usando el mol como unidad fundamental (1 mol = 6,02214179 x 1023 átomos). Luego, a partir de los moles, podemos determinar la canidad de una determinada sustancia sustancia en términos de masa, volúmen, concentración, etc.

La estequiometría se basa en el principio de conservación de la energía: "La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma". Del mismo modo, la cantidad de materia u átomos de los reactivos y los productos de un reacción debe ser la misma, aunque esta se distribuya en compuestos diferentes.

La estequiometría mide y relaciona la cantidad de las sustancias que se consumen y se producen en una reacción.

La estequiometría es la medición de la cantidad de sustancias que se consumen y se producen en una reacción. Para realizar los cálculos estequiométricos, primero tienes que ajustar la reacción para calcular los coeficientes estequiométricos y luego utilizar alguna de las ecuaciones a continuación:

  • pV = nRT 

Cuestionario final de Estequiometría

Pregunta

¿Qué es la Ley de Conservación de la Materia?

Mostrar respuesta

Answer

Los átomos no pueden crearse ni destruirse'.

Show question

Pregunta

¿Qué son los coeficientes de reacción y qué muestran?

Mostrar respuesta

Answer

Son los números grandes que ponemos delante de las fórmulas cuando equilibramos las ecuaciones químicas. Muestran la relación entre las muestras que reaccionan y los productos que forman.

Show question

Pregunta

¿Qué son los símbolos de estado? Pon ejemplos.

Mostrar respuesta

Answer

Nos indican en qué estado se encuentra una muestra en una reacción. Ejemplos de símbolos de estado: (l), (g), (s), (ac).

Show question

Pregunta

¿Qué son los iones espectadores?

Mostrar respuesta

Answer

Los iones espectadores se disocian en una disolución pero no participan en la reacción química.

Show question

Pregunta

¿Qué es la disociación iónica?

Mostrar respuesta

Answer

Cuando los compuestos iónicos de una disolución acuosa se separan en sus iones.

Show question

Pregunta

Se produce una reacción entre el cloruro de calcio y el carbonato de sodio. Escribe la ecuación equilibrada de esta reacción. Escribe las ecuaciones iónicas completa y neta y encuentra los iones espectadores.

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + NaCl

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Answer

Ecuación molecular 


CaCl₂(ac) + Na₂CO₃(ac) → CaCO₃(s) + 2NaCl(ac) 


Ecuación iónica completa 


Ca2+(ac) + 2Cl-(ac) + 2Na⁺(ac) + CO₃²-(ac) → 2Cl-(ac) + 2Na⁺(ac) + CaCO₃(s)


Ecuación iónica neta

Ca2+(ac) + CO₃²-(ac) → CaCO₃(s)


Iones espectadores: Cl- y Na⁺

Show question

Pregunta

Se produce una reacción entre el ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio. Escribe la ecuación equilibrada de esta reacción. Escribe las ecuaciones iónicas completas y netas y encuentra los iones espectadores.


HCl + NaOH → NaCl + H₂O

Mostrar respuesta

Answer

Ecuación molecular


HCl (ac) + NaOH (ac) → NaCl (ac) + H₂O(l)


Ecuación iónica completa


H⁺ (ac) + Cl- (ac) + Na⁺ (ac) + OH- (ac) → Na⁺ (ac) + Cl- (ac) + H₂O(l)


Ecuación iónica neta


H⁺ (ac) + OH- (ac) → H₂O(l)


Iones espectadores: Cl- y Na⁺

Show question

Pregunta

¿Cuales son los dos métodos de ajuste?

Mostrar respuesta

Answer

El método de tanteo y el método algebraico

Show question

Pregunta

¿Quién descubrió y definió el concepto de mol?

Mostrar respuesta

Answer

Amadeo Avogadro

Show question

Pregunta

¿Qué fórmula utilizarías para determinar la concentración de una disolución a partir de un volumen conocido de líquido y de los moles de compuesto utilizados?

Mostrar respuesta

Answer

moles x volumen

Show question

Pregunta

Un mol equivale a cuántos átomos?

Mostrar respuesta

Answer

6,022 x 1023 átomos

Show question

Pregunta

¿Qué ocurre con el volumen de un gas ideal cuando la presión disminuye?

Mostrar respuesta

Answer

El volumen aumenta proporcional y linealmente

Show question

Pregunta

¿Cómo definimos los gases ideales?

Mostrar respuesta

Answer

Como un gas cuyo volúmen tiene una relación directa y constante con la temperatura y el número de moles y una relación inversa y constante con la presión

Show question

Pregunta

¿Qué ocurre con el volumen de un gas ideal cuando aumenta la temperatura?

Mostrar respuesta

Answer

Aumenta proporcionalmente

Show question

Pregunta

¿El volumen de un gas ideal depende de la naturaleza del compuesto?

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero

Show question

Pregunta

¿Qué fórmula utilizarías para averiguar los gramos necesarios de un reactivo para una reacción, dada una cantidad de moles?

Mostrar respuesta

Answer

moles x masa molar

Show question

Pregunta

Define estequiometría.

Mostrar respuesta

Answer

La estequiometría es la ciencia que mide y relaciona la cantidad de las sustancias que se consumen y se producen en una reacción

Show question

Pregunta

¿De qué depende el volumen de un gas ideal?

Mostrar respuesta

Answer

De la presión, la temperatura y las moles

Show question

Pregunta

¿Qué fórmula utilizarías para determinar los moles presentes en un compuesto, dada su cantidad en gramos?

Mostrar respuesta

Answer

gramos/masa molar

Show question

Pregunta

¿Cuántos moles de un compuesto hay en una disolución de 1 L, si se dice que tiene una concentración de 1M?

Mostrar respuesta

Answer

6,022 x 1023

Show question

Pregunta

¿Qué fórmula utilizarías para determinar los moles presentes en una disolución con una concentración dada?

Mostrar respuesta

Answer

concentración x volumen

Show question

Pregunta

¿A qué unidad conviene convertir el peso o la masa para relacionarlo con moles?

Mostrar respuesta

Answer

gramos

Show question

Pregunta

El porcentaje de rendimiento de una reacción es del 42,2%, ¿Cuál de las siguientes es una posible explicación?

Mostrar respuesta

Answer

La reacción es ineficiente.

Show question

Pregunta

¿Qué es un reactivo limitante?

Mostrar respuesta

Answer

Es un reactivo inicial que se consume en una reacción. El reactivo limitante restringe la cantidad del producto final que puede producirse en una reacción química; en cuanto se termina, la reacción deja de tener lugar.

Show question

Pregunta

¿Qué es el reactivo en exceso?

Mostrar respuesta

Answer

Es el átomo o molécula que "sobra" cuando termina una reacción

Show question

Pregunta

Verdadero o falso: El reactivo limitante es el que tenemos en menor cantidad (en gramos).

Mostrar respuesta

Answer

Falso.

Show question

Pregunta

Verdadero o falso: El porcentaje de rendimiento es el mismo que el porcentaje de error.

Mostrar respuesta

Answer

Falso.

Show question

Pregunta

Un proceso con un rendimiento del 76% puede seguir siendo ineficiente, ¿Por qué sí o por qué no?

Mostrar respuesta

Answer

Puede seguir siendo ineficiente, ya que el mayor rendimiento puede deberse a las impurezas. 

Show question

Pregunta

El porcentaje de rendimiento de una reacción es del 112%, ¿Cuál de las siguientes es una posible explicación?

Mostrar respuesta

Answer

Secado inadecuado.

Show question

Pregunta

Si 53,7g de Cu reaccionan con 23,8 g de S, ¿Cuántos moles de Cu2S se producirán y cuál es el reactivo limitante?

2Cu + S --> Cu2S

Mostrar respuesta

Answer

0,423 mol, el Cu es limitante.

Show question

Pregunta

Si se producen 0,655 mol de FeCl3 a partir de 46,2 g de Fe y 54,6 g de Cl2, ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento?

2Fe + 3Cl2 --> 2FeCl3

Mostrar respuesta

Answer

78.3 %

Show question

Pregunta

El rendimiento ____ es la cantidad de producto que se produce realmente en una reacción.

Mostrar respuesta

Answer

Real o experimental.

Show question

Pregunta

El rendimiento ____ es la cantidad que debería de producirse en condiciones perfectas cuando se lleva a cabo una reacción.

Mostrar respuesta

Answer

Teórico.

Show question

Pregunta

La reacción entre 0,45 mol de O2 y el exceso de H2 tuvo un rendimiento del 73,4%. ¿Cuál fue el rendimiento real?

2H2 + O2 --> 2H2O


Mostrar respuesta

Answer

0,66mol.

Show question

Pregunta

¿Qué es el porcentaje de rendimiento?

Mostrar respuesta

Answer

El porcentaje de rendimiento es la relación entre el rendimiento real y el rendimiento teórico. 

Show question

Pregunta

¿Qué mide el porcentaje de rendimiento?

Mostrar respuesta

Answer



La eficiencia de la reacción.

Show question

Pregunta

¿Qué pasos hay que seguir para saber cuál es el reactivo limitante?

Mostrar respuesta

Answer



  1. Escribimos y equilibramos la ecuación química.
  2. A continuación, convertimos todas las masas de los reactivos en moles.
  3. Calculamos el producto creado para ambos reactivos utilizando la relación molar.
  4. El reactivo limitante es el que produce menos productos.

Show question

Pregunta

¿Qué mide el porcentaje de rendimiento?

Mostrar respuesta

Answer

La eficiencia de la reacción.

Show question

Pregunta

El porcentaje de rendimiento de una reacción es del 76,1%, ¿Cuál de las siguientes es una posible explicación?

Mostrar respuesta

Answer

Todas las respuestas son correctas.

Show question

Pregunta

Un proceso con un rendimiento del 86% puede seguir siendo ineficiente, ¿Por qué sí o por qué no?

Mostrar respuesta

Answer

Puede seguir siendo ineficiente, ya que el mayor rendimiento puede deberse a las impurezas. 

Show question

Pregunta

El porcentaje de rendimiento de una reacción es del 109%, ¿Cuál de las siguientes es una posible explicación?

Mostrar respuesta

Answer

Secado inadecuado.

Show question

Pregunta

Si se producen 0,655 mol de FeCl3 a partir de 46,2 g de Fe y 54,6 g de Cl2, ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento?

2Fe + 3Cl2 --> 2FeCl3

Mostrar respuesta

Answer

78.3 %

Show question

Pregunta

El rendimiento ____ es la cantidad de producto que se produce realmente en una reacción.

Mostrar respuesta

Answer

Real o experimental.

Show question

Pregunta

El rendimiento ____ es la cantidad que debería de producirse en condiciones perfectas cuando se lleva a cabo una reacción.

Mostrar respuesta

Answer

Teórico.

Show question

Pregunta

La reacción entre 0,45 mol de O2 y el exceso de H2 tuvo un rendimiento del 73,4%. ¿Cuál fue el rendimiento real?

2H2 + O2 --> 2H2O

Mostrar respuesta

Answer

0,66mol.

Show question

Pregunta

¿Qué es el porcentaje de rendimiento?

Mostrar respuesta

Answer

El porcentaje de rendimiento es la relación entre el rendimiento real y el rendimiento teórico. 

Show question

Pregunta

¿Cuál es la fórmula del porcentaje de rendimiento?

Mostrar respuesta

Answer

Porcentaje de rendimiento = rendimiento real / rendimiento teórico

Show question

Pregunta

¿Qué tipos de rendimiento químico hay?

Mostrar respuesta

Answer

Rendimiento teórico y rendimiento real o experimental.

Show question

Pregunta

Hemos llevado a cabo una reacción en la que hemos obtenido 67g de producto. Previamente habíamos hecho el cálculo y deberíamos de haber obtenido 103g de producto, ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de esta reacción? 

Mostrar respuesta

Answer

65.04%

Show question

Pregunta

¿Verdadero o falso?: El rendimiento químico puede ser mayor al 100%

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero.

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60%

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