Cálculos estequiométricos

Ecuaciones balanceadas

Se le conocen como cálculos estequiométricos a todas las operaciones matemáticas que permiten calcular la cantidad de una sustancia que produce o reacciona en una reacción química.

Paso	Ecuación	Descripción
1	Fe2O3 + 3CO ---> 3CO2 + 2Fe	• De la tabla periódica se obtienen los siguientes datos:     v  Fe= 55.845 uma     v  O= 15.999 uma     v  C = 12.011 • Para trabajar con números enteros se redondea para que quede:     v  Fe = 56 uma     v  O= 16 uma     v  C = 12 uma Nota: uma = unidades de masa atómica.
2	Fe2O3 + 3CO ------> 3CO2 + 2Fe	• Comprobemos la ley de la conservación de la masa de Lavoisier con la ecuación química.
3		•      Se calcula la masa molecular de cada una de las sustancias que intervienen en la ecuación, se suman las masas de los reactivos y tiene que ser igual a la masa de los productos
4		Como la cantidad de uma es igual en reactivos y productos, se cumple la ley de la conservación de la masa de Lavoisier.

Neutralización

Se le denomina de esta forma a las reacciones químicas que ocurren al combinar un ácido y una base, produciendo una sal y agua. En este tipo de reacciones las propiedades del ácido y de la base que se combinan, neutralizan sus propiedades mutuamente al mezclarse.

Por ejemplo, si mezclamos una base fuerte como el Hidróxido de sodio (NaOH) y un ácido fuerte como el Ácido Clorhídrico (HCl) producen Cloruro de sodio (NaCl) que es la sal y Agua (H₂O).

Para determinar si una sustancia es un ácido o una base, se determina el pH (potencial de hidrógeno) de la misma. En una disolución acuosa la escala de pH varia de 0 a 14, las sustancias ácidas tienen un pH menor, de 0 a 6.9, mientras que las sustancias básicas o alcalinas tienen un pH superior a 7. Una solución se considera neutra cuando tiene un pH igual a 7 como el agua.

Características de ácidos y bases

Ácidos	•      pH menor a 7 •      liberan iones de hidrógeno al reaccionar con algunos metales •      Tienen un sabor agrio (limón, vinagre, etc.) •      Son corrosivos o destruyen los tejidos biológicos.
Bases	•      Tiene sabor cáustico o amargo (la lejía). •      Tienen una textura jabonosa al tacto. •      Disuelven grasas y el azufre. •      Suaves al tacto, pero corrosivos con la piel

A continuación, se describen algunos ejemplos de ácidos y bases:

•      El ácido sulfúrico ﴾H2SO4﴿ de una batería tiene un pH de cero.

•      El jugo de un limón tiene un pH de 1.5

•      Un refresco de cola tiene un pH de 3

•      La sangre tiene un pH de 7.35 a 7.45, es decir, es ligeramente básica.

•      Los productos de limpieza son generalmente básicos tienen un pH aproximado de 11.

•      El hidróxido de sodio ﴾NaOH﴿ tiene un pH 14.

Titulación o valoración

Para conocer la concentración o el volumen de una sustancia ácida o básica se emplea el método de titulación y un indicador, el cual es una sustancia que mediante un cambio de color nos indica que la reacción se neutralizó, este método se basa en reacciones de neutralización.

Para calcular la concentración del ácido, de la base o su volumen se utiliza la siguiente fórmula química:

Na × Va = Nb × Vb

Na = normalidad de ácido en equivalentes - gramo/litro.

Va = volumen del ácido en ml

Nb = normalidad de la base en equivalentes - gramo/litro.

Vb = volumen de la base en ml.

¿Qué volumen de HCl 0?5 N será necesario para neutralizar 50 ml de NaOH 0.3 N?

Datos: Va = x Na = 0.5 N Vb = 50 ml Nb = 0.3 N

Se despeja el volumen del ácido Va de la fórmula Na × Va = Nb × Vb:

Se sustituyen los datos y se efectúan las operaciones matemáticas: