Cálculos Fundamentales en Estequiometría

1. Calcula la masa molar del compuesto dado en gramos.

   La masa molar es la cantidad en gramos (g) de un mol de un compuesto. Te permite convertir fácilmente entre los gramos y moles de una sustancia. Para calcular la masa molar, tienes que identificar cuántas moléculas de un elemento hay en el compuesto y la masa atómica de cada elemento en el compuesto.

   • Define el número de átomos de cada elemento de un compuesto. Por ejemplo, la glucosa es C₆H₁₂O₆. Hay 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrógeno y 6 átomos de oxígeno.
   • Identifica la masa atómica en gramos por mol (g/mol) de cada átomo. Las masas atómicas de los elementos en la glucosa son: carbono, 12,0107 g/mol; hidrógeno, 1,007 g/mol; y oxígeno, 15,9994 g/mol.
   • Multiplica la masa atómica de cada elemento por el número de átomos presentes en el compuesto. Carbono: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; hidrógeno: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; oxígeno: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol.
   • La suma de estos productos produce la masa molar del compuesto. 72,0642 + 12,084 + 95,9964 = 180,1446 g/mol. 180,14 gramos es la masa de un mol de glucosa.

2. Convierte gramos de una sustancia a moles usando la masa molar.

   Usando la masa molar como un factor de conversión, puedes calcular el número de moles presentes en el número dado de gramos de la especie. Divide la cantidad conocida de gramos (g) entre la masa molar (g/mol). Una forma fácil de revisar que hayas hecho el cálculo correcto es asegurarte de que las unidades se cancelen dejando solamente moles.

   • Por ejemplo: ¿cuántos moles hay en 8,2 gramos de cloruro de hidrógeno (HCl)?
   • La masa atómica de H es 1,0007 y la de Cl es 35,453, por lo que la masa molar del compuesto es 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol.
   • Dividir el número de gramos de la sustancia entre la masa molar da como resultado: 8,2 g / (36,46 g/mol) = 0,225 moles de HCl.

3. Determina la proporción molar entre los reactivos.

   A fin de determinar el rendimiento de un producto en una reacción dada, tienes que determinar la proporción molar. La proporción molar te dice la proporción en la que las sustancias reaccionan unas con otras y se da por el coeficiente de las especies en la reacción balanceada.

   • Por ejemplo, ¿cuál es la proporción molar de KClO₃ a O₂ en la reacción 2 KClO₃ —> 2 KCl + 3 O₂?
   • Primero, revisa para ver si la ecuación está balanceada. Nunca olvides este paso o tus proporciones estarán equivocadas. En este caso, hay cantidades iguales de cada elemento a ambos lados de la reacción, así que está balanceada.
   • La proporción de KClO₃ a O₂ es 2/3. No importa qué número vaya en la parte superior y la inferior, con tal de que mantengas los mismos compuestos en la parte superior y la inferior a lo largo del resto del problema.

4. Haz una regla de tres con la proporción molar para encontrar los moles de otros reactivos.

   Para calcular el número de moles de una especie producida o requerida para una reacción, usarás la proporción molar. Los problemas generalmente te pedirán que determines el número de moles requerido o el número de moles producido en una reacción dado un determinado número de gramos de un reactivo.

   • Por ejemplo, dada la reacción N₂ + 3 H₂ —> 2 NH₃, ¿cuántos moles de NH₃ se producirán dados 3,00 gramos de N₂ que reaccionen con suficiente H₂?
   • En este ejemplo, suficiente H₂ significa que hay suficiente disponible y no tienes que tomarlo en cuenta para resolver el problema.
   • Primero, convierte los gramos de N₂ a moles. La masa atómica del nitrógeno es 14,0067 g/mol, así que la masa molar de N₂ es 28,0134 g/mol. Dividir la masa entre la masa molar te da 3,00 g / 28,0134 g/mol = 0,107 mol.
   • Establece las proporciones dadas en la ecuación: NH₃:N₂ = x/0,107 mol.
   • Haz una regla de tres con esta proporción y la proporción molar de NH₃ a N₂, la cual es 2:1. x/0,107 mol = 2/1. Despejando x: x = (2 x 0,107) = 0,214 mol.

5. Convierte moles a masa usando la masa molar de la especie.

   Usarás la masa molar otra vez pero esta vez multiplicarás para convertir los moles de regreso a gramos. Asegúrate de usar la masa molar de la especie correcta.

   • La masa molar de NH₃ es 17,028 g/mol. Por lo tanto, 0,214 mol x (17,028 g/mol) = 3,647 gramos de NH₃.

Convertir entre litros de gas y moles

1. Determina si la reacción sucede a presión y temperatura normales (PTN).

   PTN es el conjunto de condiciones dadas en donde 1 mol de un gas ideal ocupa 22,414 litros (L) de volumen. La temperatura estándar es 273,15 Kelvin (K) y la presión estándar es 1 atmósfera (atm).

   • Generalmente, una reacción dirá que se produce a 1 atm y 273 K o simplemente dirá PTN.

2. Usa el factor de conversión 22,414 L/mol para convertir litros de gas a moles.

   Si la reacción sucede a PTN, puedes usar 22,414 L/mol para calcular el número de moles en un determinado volumen de gas. Divide el volumen de gas (L) entre el factor de conversión para determinar los moles.

   • Por ejemplo, convierte 3,2 litros de gas N₂ a moles: 3,2 L / 22,414 L/mol = 0,143 moles.

3. Usa la ley de los gases ideales para convertir litros de gas que no estén a PTN.

   Si se te da una reacción que no ocurre a PTN, tendrás que usar la ley de los gases ideales PV = nRT para determinar el número de moles en la reacción. P es la presión en atmósferas, V es el volumen en litros, n es el número de moles, R es la constante de los gases ideales 0,0821 L·atm/mol·K y T es la temperatura en grados Kelvin.

   • La ecuación puede reorganizarse para encontrar el número de moles: n = PV/RT.
   • Las unidades de la constante de los gases ideales están diseñadas para cancelar las unidades de las demás variables.
   • Por ejemplo, determina el número de moles en 2,4 litros de O₂ a 300 K y 1,5 atm. Reemplazar las variables da como resultado: n = (1,5 atm x 2,4 L) / (0,0821 L·atm/mol·K x 300 K) = 3,6 / 24,63 = 0,146 moles de O₂.