Estequiometría de Reacción

Considere una reacción química equilibrada, como la combustión del gas hidrógeno. Aquí, la relación cuantitativa entre los reactivos y los productos:H_2, O_2, y H_2O es que 2 moléculas de H_2 reaccionan con 1 molécula de O_2 para producir 2 moléculas de H2O. Esta relación cuantitativa se conoce como estequiometría y es similar a cualquier receta.

Suponga que se utilizan 2 rebanadas de salame, 1 rebanada de queso y 2 piezas de pan italiano para hacer 1 sándwich. Para hacer tres bocadillos se triplican las cantidades de los ingredientes. Cuántos sándwiches se podrían hacer con 10 rodajas de salame?

Dado que la proporción de salame con respecto a los sándwiches es de dos a uno, se pueden preparar 5 sándwiches. Este mismo proceso se aplica a las reacciones químicas. Por ejemplo, considere la síntesis de amoníaco.

Los coeficientes estequiométricos indican directamente el número relativo de moléculas, que es equivalente a las cantidades relativas en moles. Un mol de gas nitrógeno y tres moles de gas hidrógeno reaccionan para formar dos moles de amoníaco. Para hacer cuatro moles de amoníaco, se duplican las cantidades de reactivo.

La relación molar de gas nitrógeno a amoníaco es de uno a dos, mientras que la de gas hidrógeno a amoníaco es de tres a dos. Si hay 15 moles de hidrógeno, cuántos moles de amoníaco se pueden sintetizar? Usando la relación molar como factor de conversión, se pueden sintetizar 10 moles de amoníaco.

Para estimar la masa de un reactivo a partir de la masa del producto o viceversa, se sigue una secuencia. A diferencia de las conversiones de moles, los cálculos que involucran masa no son directos. Primero, la masa conocida se convierte en moles.

Luego, se aplica la relación molar. Por último, la cantidad en moles se convierte en masa usando la masa molar del compuesto relevante. Por ejemplo, considere la combustión de un propulsor de cohete de hidrocarburo, es decir, su reacción con el oxígeno.

Aproximadamente, cuántos gramos de oxígeno líquido se requieren por cada 5.000 gramos de combustible? Primero, la masa molar aproximada del combustible se usa para convertir 5.000 gramos en moles. Luego, se aplica la relación molar de 35 a 2 para calcular la cantidad necesaria en moles de oxígeno molecular.

Finalmente, la masa molar de oxígeno molecular se usa para determinar que la nave espacial necesita almacenar alrededor de 17.000 gramos de oxígeno a bordo por cada 5.000 gramos de combustible.