La estequiometría de la reacción

 

LA ESTEQUIOMETRÍA DE LA REACCIÓN

    Según Jeremías Benjamín Richter "la estequiometria de la reacción es la ciencia que mide las proporciones cuantitativas o relaciones de masa de los elementos químicos que están implicados en la reacción química". Richter en 1792 fue el primer químico en definir este concepto que  está presente en toda reacción química. Hasta entonces, las relaciones estequiométricas se enunciaban sin hacer referencia a la composición de la materia. 

    El principio de la estequiometría se fundamenta en "La ley de conservación de la  masa" (Lavoisier, 1785) que establece lo siguiente:

    «En un sistema aislado, durante toda reacción química ordinaria, la masa total en el sistema permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa de los productos obtenidos» 

    Debemos entender una reacción química cómo la interacción de dos o más átomos que se encuentran en una molécula o en moléculas distintas (Reactivos) de forma que al interaccionar se forman nuevas moléculas (Productos). Por lo tanto, podemos concluir de la ley de conservación de la masa lo siguiente:

· El número total de átomos durante una reacción química no varía

· El número de átomos de cada elemento químico antes y después de la reacción química permanece constante. 

   Estas relaciones estequiométricas permiten que las reacciones químicas se puedan expresar en forma de ecuaciones matemáticas denominadas ecuaciones estequiométricas.

    Estas ecuaciones se relacionan con las ecuaciones químicas que son una forma de expresar una reacción. A continuación se muestra un ejemplo genérico de reacción química. 

    En esta reacción un compuesto A, reacciona con B para dar dos compuestos nuevos llamados C y D. 

    La cantidad de estos compuestos que reaccionan se puede expresar con el uso de los coeficientes estequiométricos, que en el ejemplo anterior serían a, b, c y d, los cuales indican la proporción con la que reacciona y se forma cada uno de los compuestos.  

    Para entender mejor que es la estequiometria primero debemos introducir el concepto de mol. Un mol es una unidad del Sistema Internacional que se define de la siguiente forma:  

    "El mol, símbolo mol, es la unidad del SI de cantidad de sustancia. Un mol contiene exactamente 6,022 140 76 × 1023 entidades elementales. Esta cifra es el valor numérico fijo de la constante de Avogadro, NA, cuando se expresa en la unidad mol-1, y se denomina número de Avogadro".

  En resumidas cuentas el mol es una unidad que expresa cantidad de forma que si  consideráramos un objeto cómo si fuese una entidad elemental, un mol equivaldría a    6,02214076×1023 unidades de ese objeto. Por ejemplo, un "mol de coches" serían unos  sesenta mil trillones de coches. Obviamente el mol no es una unidad que se emplee para  contar objetos sino que se emplea para medir cantidad unidades microscópicas (entidades elementales) como pueden ser los átomos o moléculas que participan en una reacción química.
Una vez definido el concepto de mol podemos volver al concepto de coeficientes estequiométricos, los números que indican la proporción de cantidades para unos reactivos y unos productos dados. Estas relaciones de cantidades que son la base de la estequiometría son cantidad de sustancia por lo que se expresan en moles. Es decir, las relaciones estequiométricas sólo se cumplen en moles.

Pongamos la reacción de síntesis del amoniaco cómo ejemplo: 

 

    En esta reacción vemos que un mol de nitrógeno reacciona con tres de hidrógeno para formar dos moles de amoniaco. La estequiometría nos dice que la reacción se va a producir siempre siguiendo esta proporción de forma que siempre que se mezclen cantidades estequiométricas de los reactivos se formará una cantidad proporcional de productos.

    Sin embargo, en la naturaleza o en laboratorios se llevan a cabo procesos en los que las cantidades de reactivos no son estequiométricas. En ese caso, uno de los dos reactivos reacciona por completo con cantidades estequiométricas de otro para formar cantidades estequiométricas de productos, de forma que quedará una cantidad sin reaccionar del segundo reactivo. El reactivo que reacciona completamente se denomina reactivo limitante y el que no reacciona por completo se denomina reactivo en exceso. 

    Es de gran importancia conocer cuál es el reactivo limitante en una reacción para conocer la máxima cantidad de producto que se puede obtener.   

     En conclusión, la estequiometría se puede comparar con una receta culinaria en la que nos indican las cantidades exactas que debemos mezclar para obtener la cantidad deseada de comida. De forma que para una reacción química, podemos variar las cantidades de reactivos que empleamos para obtener la cantidad de producto deseada, siempre que se cumplan las proporciones. 

Os dejamos un video explicativo para asentar los conceptos básicos tratados en este blog:  

           https://www.youtube.com/watch?v=NOVZPM5VEp8  

 

 

  Referencias: 

 

 

·Estequiometría - Wikipedia, la enciclopedia libre. Retrieved 22 November 2021, from https://es.wikipedia.org/wiki/Estequiometr%C3%ADa

 ·Ley de Conservación de la materia. [Ebook]. Retrieved from https://www.mineduc.gob.gt/DIGECADE/documents/Telesecundaria/Recursos%20Digitales/3o%20Recursos%20Digitales%20TS%20BY-SA%203.0/CIENCIAS%20NATURALES/U7%20pp%20162%20ley%20de%20conservaci%C3%B3n%20de%20la%20materia.pdf 

·Nueva definición del mol | e-medida. (2020). Retrieved 22 November 2021, from https://www.e-medida.es/numero-16/nueva-definicion-del-mol/