Mezclar las cantidades adecuadas de los ingredientes correctos tiene como resultado increibles preparaciones.
El lenguaje que utilizamos para describir las formas de materia y los cambios en su composición no se limita a cursos de química, ya que este lenguaje aparece en todo el mundo científico. Se emplean símbolos, fórmulas y ecuaciones químicas en áreas tan diversas como agricultura, economía, ingeniería, geología, física, biología, medicina y odontología.
Objetivo de aprendizaje
- Identificar y utilizar la estequiometría para describir las relaciones cuantitativas entre elementos en compuestos y en reacciones químicas.
1. Estequiometría
Los científicos realizan cálculos químicos, o estequiometría, para medir la cantidad de reactivos y productos en una reacción química. La estequiometría responde a estas preguntas:
- ¿Cuánto producto se formará cuando se combinen cantidades específicas de los reactivos?
- ¿Cuánto de los reactivos se requiere para crear una cantidad específica de producto(s)?
La palabra estequiometría proviene de dos palabras griegas: stoicheion (que significa “elemento”) y metron (que significa “medida”).
La estequiometría describe las relaciones cuantitativas entre elementos en compuestos (estequiometría de composición) y entre sustancias que experimentan cambios químicos (estequiometría de reacciones).
2. Estequiometría de composición
Esta rama de la estequiometría estudia las relaciones cuantitativas entre los elementos dentro de un compuesto. Se centra en la proporción en la que los elementos están presentes en los compuestos.
Conceptos clave:
- Fórmula empírica: Representa la relación más simple entre los átomos de diferentes elementos en un compuesto.
Ejemplo: La fórmula empírica de la glucosa es CH₂O.
- Fórmula molecular: Indica el número exacto de átomos de cada elemento en una molécula del compuesto.
Ejemplo: La fórmula molecular de la glucosa es C₆H₁₂O₆.
- Composición porcentual: El porcentaje de masa de cada elemento en un compuesto en relación con la masa total del compuesto.
Ejemplo: El porcentaje de carbono en la glucosa.
- Masa molar: La masa total de un mol de una sustancia (compuesto o elemento), calculada sumando las masas atómicas de todos los átomos en la fórmula molecular.
Ejemplo: La masa molar del agua (H₂O) es 18.02 g/mol.
- Relación de masa atómica: La proporción en masa de los átomos de un elemento en comparación con el total del compuesto.
- Porcentaje de pureza: porcentaje en masa de una sustancia específica (sustancia pura) en una muestra impura.
Ejemplo: Un envase de hidróxido de sodio grado reactivo, NaOH, tiene 98.2% de pureza en masa. Con esta información, sabemos que las impurezas totales representan el 1.8% de la masa de este material.
3. Estequiometría de reacciones
Esta rama de la estequiometría estudia las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en una reacción química. Se centra en la cantidad de reactivos necesarios y la cantidad de productos formados.
Conceptos clave (se estudiarán más adelante):
- Coeficientes de la ecuación química.
- Reactivo limitante y reactivo en exceso.
- Rendimiento teórico y rendimiento real.
- Rendimiento porcentual.