¿Qué es la estequiometría?
La estequiometría es la parte de la química que calcula cantidades: cuánto reactivo se necesita, cuánto producto se obtiene o cuánto se desperdicia. Su nombre viene del griego stoicheion (elemento) y metron (medida). En la industria decide cuántas toneladas de materia prima comprar; en el laboratorio, cuántos gramos pesar en la balanza.
Todo se apoya en una idea: los coeficientes de una ecuación balanceada son proporciones en moles. En 2H2 + O2 → 2H2O, dos moles de hidrógeno reaccionan con uno de oxígeno y forman dos de agua. No dicen nada directo sobre gramos, por eso casi todos los problemas pasan por los moles.
El mol, el puente entre la balanza y la ecuación
Un mol son 6.022 × 1023 partículas (el número de Avogadro). Con él se pasa de una magnitud a otra:
- Gramos → moles: se divide entre la masa molar (g/mol).
- Partículas → moles: se divide entre 6.022 × 1023.
- Litros de gas → moles: a 0 °C y 1 atm se divide entre 22.414 L/mol. En otras condiciones se usa la ley del gas ideal, PV = nRT.
El método del factor de conversión
La ruta siempre es la misma: cantidad de A → moles de A → moles de B → cantidad de B. Cada flecha es un factor de conversión, una fracción que vale 1 porque el numerador y el denominador son la misma cantidad expresada de dos formas. Si acomodas cada factor para que la unidad que quieres eliminar quede abajo, las unidades se cancelan solas y te avisan si te equivocaste.
Ejemplo resuelto
¿Cuántos gramos de CO2 se forman al quemar 44.0 g de propano?
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
44.0 g C3H8 × 1 mol C₃H₈44.097 g C₃H₈ × 3 mol CO₂1 mol C₃H₈ × 44.009 g CO₂1 mol CO₂ = 132 g CO2
Por cada gramo de propano que se quema se liberan unos 3 g de CO2. La masa aumenta porque el carbono se combina con el oxígeno del aire.
Descuidos que cambian el resultado
- Usar una ecuación sin balancear. Los coeficientes equivocados dan proporciones equivocadas.
- Pasar de gramos de A a gramos de B directamente con los coeficientes. Los coeficientes relacionan moles; hay que pasar por los moles.
- Invertir la relación molar. La sustancia que quieres va arriba y la que tienes va abajo: (mol de B / mol de A).
- Usar 22.4 L/mol fuera de condiciones normales. A 25 °C y 1 atm el volumen molar es de unos 24.5 L/mol.
- Olvidar que un reactivo puede acabarse antes. Si te dan cantidades de dos reactivos, primero busca el reactivo limitante.
Preguntas frecuentes
¿Por qué no puedo usar los coeficientes directamente con gramos?
Porque los coeficientes cuentan partículas, no masa. Un mol de H2 pesa 2 g y un mol de O2 pesa 32 g. En 2H2 + O2 → 2H2O reaccionan 4 g de hidrógeno con 32 g de oxígeno, no en proporción 2 a 1 en masa.
¿Qué es la relación molar?
Es el cociente de los coeficientes de dos sustancias en la ecuación balanceada. En N2 + 3H2 → 2NH3, la relación entre amoníaco y nitrógeno es 2 mol de NH3 por cada 1 mol de N2. Es el único paso del cálculo que usa la ecuación.
¿Cuándo puedo usar 22.4 L/mol?
Solo para gases que se comportan como ideales a 0 °C y 1 atm, las condiciones normales de temperatura y presión (CNTP). El valor preciso es 22.414 L/mol. Algunos libros usan condiciones estándar de 0 °C y 1 bar, donde el volumen molar es 22.711 L/mol. Para otras condiciones usa PV = nRT.
¿Cuántas cifras significativas debo dar en el resultado?
Las mismas que el dato con menos cifras significativas del problema. Si te dan 44.0 g (tres cifras), el resultado se reporta con tres cifras: 132 g. La calculadora muestra cuatro cifras para que puedas redondear tú.
¿Sirve para reacciones con iones?
Sí, siempre que la ecuación esté completa y no tenga electrones libres. Si tienes dos semirreacciones, súmalas primero para obtener la reacción global y después haz el cálculo.