Estequeometría

En química, la estequiometría es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre los reactantes y productos en el transcurso de una reacción química. Estas relaciones se pueden deducir a partir de la teoría atómica, aunque históricamente se enunciaron sin hacer referencia a la composición de la materia, según distintas leyes y principios.

Sugerencia: Para estudiar con éxito esta unidad, es necesario que domine los contenidos de Reacciones Químicas del curso “Fundamentos de Química”, por lo que es muy recomendable que lo repase.

Método de relación molar

La estequiometría. Es la parte de la química que estudia las relaciones cuantitativas entre las sustancias que intervienen en una reacción química (reactivos y productos).

Estas relaciones pueden ser:

mol-mol

mol-gramos

gramos-gramos

mol-volumen

volumen-gramos

volumen-volumen

Las relaciones pueden ser: entre reactivos y productos, sólo entre reactivos o sólo entre productos.

Cualquier cálculo estequiométrico que se lleve a cabo, debe hacerse en base a una ecuación químia balanceada, para asegurar que el resultado sea correcto.

Ejemplo:

En el Laboratorio se obtuvieron 250 g  de ZnCl₂ a partir de una muestra impura de nitrato de cinc (Zn(NO₃)₂ ).

     Zn(NO₃)₂        +    HCl  -->  ZnCl₂   +         HNO₃

     Si inicialmente se habían colocado 430 g del nitrato de Zn impuro, calcular la pureza de dicha muestra.

Resolución:

Ecuación balanceada y datos:

Zn(NO₃)₂     +  2  HCl      -->  ZnCl₂   +       2  HNO₃

430 g                                                     250 g

Pureza ?                                                 puro

La diferencia entre este ejercicio y el ante rior es que en lugar de darnos la pureza del reactivo, nos dan como dato la masa de producto obtenida y nos piden que calculemos la pureza del compuesto de partida (el nitrato de cinc). Se sobreentiende, si no dice nada al respecto, que el producto obtenido es puro.

Para resolverlo, debemos pensar el ejercicio al revés:

Vamos a calcular primero la cantidad de ZnCl₂ obtenida, ya que el dato de masa que nos dan con respecto a este producto se refiere a la sustancia pura (no así el dato de masa del nitrato de cinc).

                                                            Masa de sustancia (g)

  Cantidad de sustancia (nº de moles)  =  ------------------------------

                                                             Masa molar (g/mol)

               Entonces, calculamos la masa molar:

                     M.M. ZnCl₂ = M_Zn + 2 x M_Cl  =  65 + 2 x 35,5                      (M = masa atómica)

                     Haciendo las cuentas:        M.M. ZnCl₂ =  136 g/mol

              

               Luego:

                                                  250 g

         Cantidad de ZnCl₂ =  ------------------ =  1,84  mol

                                               136  g/mol

Ahora ya sabemos que la cantidad de cloruro de cinc obtenida es 1,84 moles. Calculemos entonces la cantidad de nitrato de cinc necesaria: observando la ecuación podemos concluir que la cantidad de Zn(NO₃)₂ es igual a la de ZnCl₂, ya que un mol del reactivo nos proporciona un mol del producto. Por lo tanto, para obtener 1,84 moles de cloruro de cinc se necesitan 1,84 moles de nitrato de cinc.

                     Luego:   Cantidad de Zn(NO₃)₂ =  1,84 moles

               Quiere decir que inicialmente había realmente 1,84 moles de nitrato de cinc en la muestra impura.

               Para calcular la pureza de esta muestra, debemos calcular a qué masa corresponde esta cantidad para luego compararla con la masa de sustancia impura:

               M.M. Zn(NO₃)₂ = 189 g/mol     (¡¡verificálo!!)

               Masa de Zn(NO₃)₂ puro =  1,84 mol x 189 g/mol  =  347,76 g de Zn(NO₃)₂ puro

                                      Masa de sust. Pura (g)

               Pureza (%) =  ----------------------------- x 100

                                     Masa de sust. Impura (g)

                                       347,76 g

    Pureza del Zn(NO₃)₂ = ------------- x 100 =  80,9 %

                                        430 g