Estequiometría, tipos de reacción y teoría de colisiones
4.º de ESORuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Ajustar ecuaciones y usar sus coeficientes como relaciones entre moles.
- Resolver cálculos masa-moles-masa e identificar reactivo limitante y exceso.
- Calcular rendimiento y distinguir cantidad teórica de cantidad obtenida.
Antes de empezar
- Calcular masas molares.
- Ajustar ecuaciones conservando átomos.
- Interpretar factores que afectan a la velocidad de reacción.
La ecuación ajustada es un mapa de cantidades
Una ecuación química conserva los átomos de cada elemento y representa proporciones entre entidades. Sus coeficientes indican relaciones entre moles; no son proporciones directas entre gramos.
Ajustar significa cambiar coeficientes delante de fórmulas. Cambiar subíndices alteraría la identidad de las sustancias.
Camino masa–mol–mol–masa
- Escribe y ajusta la ecuación.
- Convierte el dato de masa a moles con n = m/M.
- Aplica la razón de coeficientes entre sustancia conocida y buscada.
- Convierte los moles obtenidos a la unidad solicitada.
- Comprueba conservación y unidades en cada factor.
Reactivo limitante
- El reactivo que se consume primero según la proporción ajustada
- No es necesariamente el reactivo con menos gramos o menos moles. Se identifica comparando cuánto producto podría formar cada reactivo o cuánto del otro necesita. El reactivo restante queda en exceso.
Rendimiento
- % rendimiento = cantidad real/cantidad teórica × 100
- La cantidad teórica procede de la estequiometría ideal y del reactivo limitante. La cantidad real es la obtenida experimentalmente. Un resultado superior al cien por cien suele indicar producto húmedo, impuro o un error de medida, no creación de materia.
Tipos y transferencia electrónica
En una combustión completa de un compuesto de carbono e hidrógeno con oxígeno se forman dióxido de carbono y agua. Una neutralización combina ácido y base para formar sal y agua en el modelo escolar habitual.
En una reacción redox se transfieren electrones: una especie se oxida y otra se reduce. Las pilas separan procesos para obtener corriente; la electrólisis usa energía eléctrica para impulsar un cambio no espontáneo. Estas descripciones son introductorias y no sustituyen un ajuste ion-electrón avanzado.
Teoría de colisiones
Para reaccionar, las partículas deben colisionar con orientación adecuada y energía suficiente. Aumentar temperatura o concentración, o dividir un sólido, suele aumentar la frecuencia o eficacia de colisiones.
Un catalizador ofrece una ruta con menor energía de activación y se regenera globalmente. Cambia la rapidez, no los coeficientes ajustados ni el rendimiento teórico fijado por el limitante.
Formación de agua
2 H₂ + O₂ → 2 H₂O. Partimos de 3,0 mol de H₂ y oxígeno suficiente.
- La razón H₂:H₂O es 2:2, equivalente a 1:1.
- Por cada mol de H₂ se forma un mol de H₂O.
- El oxígeno no limita.
Se forman teóricamente 3,0 mol de H₂O.
Compruébalo ahora
CaCO₃ → CaO + CO₂. ¿Qué masa teórica de CO₂ se obtiene de 10,0 g de CaCO₃? Usa M(CaCO₃) = 100,0 g/mol y M(CO₂) = 44,0 g/mol.
Ver solución explicada
Respuesta: 4,40 g de CO₂.
10,0/100,0 = 0,100 mol de CaCO₃. La razón es 1:1, así que se forman 0,100 mol de CO₂: 0,100 × 44,0 = 4,40 g.
En 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O se mezclan 4,0 mol de H₂ y 1,0 mol de O₂. Identifica el limitante, los moles de agua y el exceso restante.
Ver solución explicada
Respuesta: O₂ es limitante; se forman 2,0 mol de H₂O y sobran 2,0 mol de H₂.
1,0 mol de O₂ consume 2,0 mol de H₂ y produce 2,0 mol de H₂O. Como había 4,0 mol de H₂, quedan 2,0 mol sin reaccionar.
La masa teórica de producto es 20,0 g y se aíslan 17,0 g secos. Calcula el rendimiento porcentual.
Ver solución explicada
Respuesta: 85,0 %.
Rendimiento = 17,0/20,0 × 100 = 85,0 %. La masa real se compara con la teórica, no al revés.
Alineación curricular y fuentes
- Física y Química · cuarto curso · bloque E: ecuaciones y cálculos estequiométricos, combustión, neutralización, procesos electroquímicos sencillos y teoría de colisiones. · Real Decreto 217/2022, currículo básico de ESO
Cuando lo tengas claro
Practicar esto: Calcular la masa de producto de una reacciónPracticar esto: Clasificar una reacción química por su tipoEl mol, la masa molar y el número de partículasGases ideales, molaridad y diluciónNomenclatura inorgánica y orgánica introductoria