ESTEQUIOMETRIA: estudio cuantitativo de las reacciones químicas.

La estequiometría es el estudio cuantitativo de las reacciones químicas.

¿Que es una reacción química?
Reacción química es el proceso en el cual una sustancia (o sustancias) cambia para formar una o más sustancias nuevas, es decir es un proceso de cambio de unos reactivos iniciales a unos productos finales

Las reacciones químicas se representan mediante ecuaciones químicas. Por ejemplo el carbono (C) podría reaccionar con oxígeno gaseoso (O2) para formar dióxido de carbono(CO2). La ecuación química para esta reacción se escribe:

C + O2 = CO2

El '+' se lee como “reacciona con” y la flecha significa “produce”. Las fórmulas químicas a la izquierda de la flecha representan las sustancias de partida denominadas reactivos. A la derecha de la flecha están las formulas químicas de las sustancias producidas denominadas productos de la reacción. Los números al lado de las formulas son los coeficientes( el coeficiente 1 se omite).
En la reacción anterior el C y el O2 son los reactivos, el CO2 el producto.

La reacción de formación del agua se escribe:

2H2 + O2 = 2H2O

Nótese en la reacción anterior (formación del agua) que el numero de átomos de cada elemento a cada lado de la ecuación es el mismo:

Según la ley de la conservación de la masa los átomos ni se crean, ni se destruyen, durante una reacción química. Por lo tanto una ecuación química ha de tener el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados de la flecha. Se dice entonces que la ecuación está balanceada.

Como se balancean las ecuaciones químicas?

1) Se sigue un procedimiento estandarizado que se describe a continuación:

2) Se determinan los reactivos y los productos de la reacción química

3) Se escribe la ecuación química reactivos a productos

4) Se balancea la ecuación de la siguiente forma:

-- Se empieza por igualar la ecuación probando diferentes coeficientes para lograr que el número de átomos de cada elemento sea igual en ambos lados de la ecuación. Los subíndices de las fórmulas no se pueden cambiar).

-- Primero se buscan los elementos que aparecen una sola vez en cada lado de la ecuación y con igual número de átomos: las fórmulas que contienen estos elementos deben tener el mismo coeficiente. Por lo tanto, no es necesario ajustar los coeficientes de estos elementos en ese momento.

-- Después se buscan los elementos que aparecen sólo una vez en cada lado de la ecuación, pero con diferente número de átomos y se balancean estos elementos. Por último se balancean los elementos que aparecen en dos o más fórmulas del mismo lado de la ecuación.

--Se verifica que la ecuación igualada tenga el mismo número total de átomos de cada tipo en ambos lados de la flecha de la ecuación.

Ejemplo:
Consideremos la combustión del gas metano (CH4). Esta reacción consume oxígeno (O2) y produce agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). Podemos entonces escribir la ecuación química:

CH4 + O2 = CO2 + H2O

Ahora contamos el número de átomos de cada elemento en reactivos y productos:

Reactivos:
C =1, H = 4, O = 2

Productos:
C = 1, H = 2, O = 3,

El carbono y el hidrógeno aparecen en un compuesto de los reactivos y en otro de los productos.

Hay igual numero de átomos de carbono en los reactivos que en los productos, pero dos veces más hidrógeno en los reactivos que en los productos y 1,5 veces mas oxigeno en los productos que en los reactivos.

Esto se puede arreglar balanceando la reacción, de manera de igualar el numero de átomos de cada especie química en cada lado de la ecuación. El carbono ya esta igualado, o sea no hay que hacer nada. Para el H hay que multiplicar por dos (2) en el agua, así ahora hay 4 átomos de H a cada lado. Pero ahora tenemos que a la derecha (productos) hay 4 átomos de oxigeno (dos del CO2 y dos del 2H2O), mientras que a la izquierda solo dos, por lo cual hay que multiplicar por dos el Oxigeno de la izquierda (reactivos)

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

Ahora ya tenemos la ecuación balanceada y la podemos leer como:

una molécula de metano reaccionan con dos de oxígeno produciendo una molécula de dióxido de carbono y dos moléculas de agua.

El estado físico de los reactivos y productos puede indicarse mediante los símbolos (g), (l) y (s), para indicar los estados gaseoso, líquido y sólido, respectivamente.
Por ejemplo:

CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O (l)