Relaciones estequiométricas y la ley de la conservación de la masa – Química 2

Existen tres tipos de relaciones estequiométricas en las que se aplica directamente la ley de la conservación de la masa:

Relaciones mol-mol

-Proporcionan los moles que se obtienes de una sustancia a partir de los moles de otra según la ecuación química balanceada

Ejemplo:

-Sulfato de sodio Na₂SO₄

–Compuesto que se utiliza en algunas etapas del proceso de fabricación del papel

–Sirve para obtener compuestos resistentes al fuego

-Se pude producir por la reacción entre el ácido sulfúrico (H₂SO₄) y el hidróxido de sodio (NaOH)

Problemática:

Si se suministra a la reacción 4 moles de NaOH, ¿Cuántos moles de Na₂SO₄ se obtendrán?

Solución:

-La ecuación química debe cumplir con la ley de la conservación de la masa, es decir, debe estar balanceada, por lo cual se colocan los coeficientes necesarios:

Los coeficientes de una ecuación balanceada representan los moles de cada una de las sustancias participantes

En este ejemplo se tiene que:

-1 mol de H₂SO₄ reacciona con 2 moles de NaOH para producir 1 mol de Na₂SO₄ y 2 moles de H₂O

De acuerdo con esto, la relación de moles de NaOH y Na₂SO₄ se puede expresar de la siguiente manera:

-1 mol de Na₂SO₄ se obtiene a partir de 2 moles de NaOH

Para resolver este problema conviene expresar la relación anterior de la siguiente manera:

Al utilizar el dato del problema, la solución se escribe así:

Relaciones masa-masa.

-A partir de la masa de una sustancia se calcula la masa de un reactivo o de un producto

Ejemplo:

-Hipoclorito de sodio NaCIO

–Ingrediente activo de muchos blanqueadores comerciales

-Puede obtenerse mediante la reacción controlada entre el hidróxido de sodio y el cloro elemental:

Problemática:

-De acuerdo con la reacción, ¿Cuántos gramos de NaOH son necesarios para obtener 500 g de NaCIO?

Solución:

-Se aplica la siguiente estrategia:

a) Convertir los gramos de NaCIO a moles utilizando su masa polar

b) Establecer la relación de moles a partir de la ecuación balanceada y calcular los moles de NaOH

c) Por último, cambiar los moles de NaOH a gramos utilizando su masa molecular, con lo cual se obtiene el resultado

Es importante observar que el proceso requiere convertir gramos amoles, establecer la relación molecular y cambiar de moles a gramos

El resultado se obtiene multiplicando todas las cantidades que se encuentran en los numeradores y dividiendo posteriormente este resultado entre el producto de todos los denominadores

Relaciones volumen-volumen

-A partir del volumen de una sustancia se determina el volumen de otra

-Se toman en cuenta las condiciones de presión y temperatura en las que se desarrolla la reacción

Ejemplo:

-La reacción entre el monóxido de nitrógeno (NO) y el oxígeno (O) da como resultado la formación de dióxido de nitrógeno (NO₂), sustancia que participa para la producción del esmog fotoquímico

Problemática:

-Si la relación se desarrolla en condiciones estándar de temperatura y presión, ¿Cuántos litros de oxigeno se necesitan para reaccionar con 150 L de monóxido de nitrógeno?

Solución:

-En las condiciones estándar de temperatura y presión (T= 0°C y 1 atm), un mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22.4 L

-Al tomar como punto de partida esta información, se procede con la siguiente estrategia:

a) Convertir los litros de NO a moles

b) Establecer la relación molar que proporciona la ecuación balanceada

c) Transformar moles de O₂ a litros