3 QUIMICA Schaum

44 CAPÍTULO 4 CÁLCULOS A PARTIR DE ECUACIONES QUÍMICAS
En la reacción balanceada anterior, los átomos de las siete moléculas indicadas en el lado izquierdo se reorganizan
para formar las ocho moléculas indicadas en el lado derecho. No hay regla algebraica que determine esas cantidades
de moléculas, pero el número de átomos en cada lado de la ecuación debe ser igual para cada elemento, porque la
reacción obedece la ley de la conservación de la materia, como se indicó antes. La cantidad de átomos de cada elemento
que hay en una sustancia determinada se calcula multiplicando el subíndice de ese elemento en la fórmula, por el
coeficiente de la fórmula. La suma de átomos específicos en la ecuación indica que hay 4 átomos de nitrógeno tanto
en el lado izquierdo como en el derecho (4NH 3 → 2N 2 ), 12 átomos de hidrógeno en ambos lados (4NH 3 → 6H 2 O) y,
de igual modo, 6 átomos de oxígeno (3O 2 → 6H 2 O).
RELACIONES DE MASA A PARTIR DE ECUACIONES
Como un mol de cualquier sustancia es una cantidad específica de moléculas (1 mol de objetos = 6.02 × 10 23 objetos,
de acuerdo con el capítulo 2), los números relativos de moles que participan en una reacción son los mismos que los
números relativos de moléculas. Debido a la relación de moléculas y moles, la ecuación anterior se puede interpretar
en términos de las masas calculadas directamente con la tabla periódica (H = 1, O = 16, N = 24, todas en g/mol).
4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O
4 moles = 68 g 3 moles = 96 g 2 moles = 56 g 6 moles = 108 g
La ecuación indica que 4 moles de NH 3 (4 mol × 17 g/mol) reaccionan con 3 moles de O 2 (3 mol × 32 g/mol)
para formar 2 moles de N 2 (2 mol × 28 g/mol) y 6 moles de H 2 O (6 mol × 18 g/mol). En forma más general, la ecuación
muestra que la relación de masas es 68:96:56:108 (o 17:24:14:27 eliminando el factor común). La relación de
masas es la misma, independientemente de la unidad de masa que se use (g, kg, lb, ton, etcétera).
La ecuación mostrada es un ejemplo de lo que sucede en todos los casos: la ley de la conservación de la masa
requiere que la suma de las masas de los reactivos (68 + 96 = 164 unidades) sea igual a la suma de las masas de los
productos resultantes (56 + 108 = 164 unidades).
La importancia de las relaciones de masa al manejar ecuaciones químicas se puede resumir de la siguiente
manera:
1. Las relaciones de masa son tan exactas como la ley de la conservación de la masa (materia).
2. Las relaciones de masa no requieren que se consideren las condiciones variables; por ejemplo, si el H 2 O está en
forma líquida o es vapor de agua.
3. Las relaciones de masa no precisan el conocimiento de las fórmulas moleculares reales. En el ejemplo anterior, las
masas o los números de átomos no cambiarían si se supusiera que el oxígeno fuera ozono (2O 3 en lugar de 3O 2 ).
En ambos casos, la ecuación se balancearía con 6 átomos de oxígeno a cada lado. De igual modo, si se polimerizaran
las moléculas de agua, la relación de masas sería la misma, sea que la ecuación contuviera 6H 2 O, 3H 4 O 2 o
2H 6 O 3 . Este principio es muy importante en los casos en los que no se conocen las fórmulas moleculares verdaderas.
Las relaciones de masa son válidas para las muchas ecuaciones donde intervienen moléculas que se puedan
disociar (S 8 , P 4 , H 6 F 6 , N 2 O 4 , I 2 , y muchas otras) o las que se asocian para formar polímeros complejos, como los
numerosos derivados de importancia industrial del formaldehído, almidón, celulosa, nailon, hules sintéticos, siliconas,
etc., independientemente de que se usen fórmulas empíricas o moleculares.
REACTIVO LIMITANTE
Cuando se indica la masa de uno de los reactivos, por lo general se supone que los otros reactivos se encuentran en
cantidad suficiente para reaccionar, o que están en exceso. ¿Qué sucede si se indican las cantidades de más de un
reactivo? Se tiene, entonces, la necesidad de determinar si hay escasez de uno o más reactivos, porque la reacción se
detiene cuando se ha agotado ese reactivo. El reactivo en menor cantidad se llama reactivo limitante, y tomándolo como
base se realizan los cálculos que muestran la cantidad esperada de productos. Todos los reactivos que no representan
el reactivo limitante son reactivos en exceso. Vea los problemas 4.7 y 4.8, con ejemplos de reactivos limitantes.