ESTEQUIOMETRÍA La estequiometría es la parte de la química que se ocupa de las relaciones cuantitativas entre las sustancias que intervienen en las reacciones químicas. Ya hemos visto que las fórmulas de los compuestos tienen un significado cualitativo y cuantitativo, lo mismo sucede cuando se representan mediante una ecuación química las transformaciones que se producen entre unos compuestos para obtener otros distintos. Además, es importante destacar que las reacciones se deben presentar ajustadas, lo que supone una información acerca de las cantidades que intervienen en ellas, siendo éstas iguales en ambos miembros, aunque los compuestos sean distintos (principio de conservación de la masa). Las ecuaciones químicas representan tanto la relación que se establece entre átomos como entre moles. Una vez establecida la ecuación química de una reacción, se puede seguir un modelo simple para la solución de todos los problemas estequiométricos, que consiste en tres pasos: 1.- Convertir la cantidad de sustancia “dato” a moles. 2.- Calcular a partir de los moles de la sustancia “dato” los moles de la sustancia “incógnita” 3.- Convertir los moles de la sustancia “incognita” a las unidades de cantidad requeridas. Para poder llevar a cabo estos pasos, vamos a recordar algunos conceptos muy importantes que deben ser tenidos en cuenta: MASA ATÓMICA La masa atómica (también conocida como peso atómico) es la masa de un átomo en unidades de masa atómica (uma). Una unidad de masa atómica se define como la masa exactamente igual a la doceava parte de la masa del isótopo más abundante del átomo de carbono (12 C). En química, interesa conocer únicamente el peso atómico medio de los átomos que refleja la abundancia relativa de los distintos isótopos. Por ejemplo, en el caso del carbono, una muestra natural tomada al azar contiene 98,892 % de 12 C 1,108 % de 13 C. La masa media experimental se llama peso atómico relativo, o simplemente peso atómico. ATOMO-GRAMO Y NÚMERO DE AVOGADRO 18 El átomo gramo de un elemento es la cantidad de gramos de ese elemento numéricamente igual a su peso atómico. Se representa por At-g Un átomo-gramo de cualquier elemento contiene 6,023 x 1023 átomos de ese elemento. En la actualidad se usa un término equivalente al at-gr, el mol , que es la unidad básica de cantidad de sustancia en el sistema internacional, SI. El número 6,023 x 1023 , que representa la cantidad de unidades que hay en un mol de sustancia , se llama número de Avogadro, y se le designa por el símbolo N. Ejemplo: ¿Cuántos átomos de Azufre hay en una muestra de 10 gr de este elemento? Dato: Peso atómico del azufre : 32 Solución: Un átomo de azufre pesa 32 uma, por lo tanto un átomo-gramo de azufre pesa 32 gr., luego 10 gr. de S son: 32 gr S ----------- 1 mol de átomos S 10 gr S ----------- x = 0,312 moles de átomos de S Como 1 mol de átomos de azufre tiene 6,02x 1023 átomos de S, 0,312 mol de átomos de S contienen: 1 mol átomos S ---------- 6,02x 1023 átomos de S 0,312 átomos S ---------- x = 1,88 x 1023 átomos de S ELEMENTOS 1 at-gramo Peso-atómico-gramo 1 mol de átomos 6,02 x 1023 átomos MOL Y PESO MOLECULAR Se ha definido el mol como 6,02x 1023 unidades fundamentales. En cualquier situación, el mol representa este número fijo, así como una docena es siempre 12. Sin embargo, el peso de un mol depende del peso de las entidades individuales que se estén considerando. En este sentido se habla de un mol de átomos de H, de un mol de moléculas de H 2 , o de un mol de iones H+ cuando se trata de 6,02x 1023 unidades de las sustancias citadas. Ejemplos: un mol de átomos de H contiene 6,02x 1023 átomos de H, su peso es de 1,008 g un mol de átomos de O contiene 6,02x 1023 átomos de O, su peso es de 16,00 g 19 un mol de átomos de Cu contiene 6,02x 1023 átomos de Cu, su peso es de 63,54 g El peso de un mol de moléculas también se puede obtener de los pesos atómicos. Así, un mol de moléculas de CO contiene un mol de átomos de C y un mol de átomos de O. El peso de un mol de CO será: Peso de un mol de C + peso de un mol de O = peso de un mol de CO 12,01 g + 16 g = 28,01 g La molécula-gramo de un compuesto es la cantidad de gramos de ese compuesto numéricamente igual a su peso molecular. COMPUESTOS 1 molécula-gramo 1 peso molecular gramo 20 1 mol de moléculas 6,02 x 1023 moléculas