Cómo realizar conversiones de lunares a partir de ecuaciones equilibradas

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Por Peter J. Mikulecky, Chris Hren

Puede equilibrar una ecuación química ajustando los coeficientes que preceden a los compuestos del reactivo y del producto dentro de la ecuación. Después de tener una ecuación balanceada, puedes usar los coeficientes para construir los factores de conversión molar-molar. Estos tipos de factores de conversión le indican qué cantidad de un producto dado obtiene al reaccionar cualquier cantidad dada de reactivo.

Considere la siguiente ecuación balanceada para generar amoníaco a partir de gases de nitrógeno e hidrógeno:

Los químicos industriales de todo el mundo realizan esta reacción, fijándose sin sentido del humor en la cantidad de amoníaco con la que terminarán al final del día. En cualquier caso, ¿cómo deben juzgar los químicos hasta qué punto sus reacciones se han acercado a la conclusión? El corazón de la respuesta se encuentra en una ecuación equilibrada y en los factores de conversión topo-molecular que surgen de ella.

Por cada lunar de reactivo de nitrógeno, un químico espera 2 lunares de producto de amoníaco. De manera similar, por cada 3 moles de reactivo de hidrógeno, el químico espera 2 moles de producto de amoníaco. Estas expectativas se basan en los coeficientes de la ecuación equilibrada y se expresan como factores de conversión molar-molar, como se muestra en la figura.

Construyendo factores de conversión lunar a lunar a partir de una ecuación equilibrada.

Por ejemplo, supongamos que desea calcular cuántos topos de amoníaco se pueden esperar de la reacción de 278 mol de gas N2.

Para resolver este problema, usted comienza con su cantidad conocida, la cantidad de 278 mol de nitrógeno que se va a reaccionar. Usted multiplica esa cantidad por el factor de conversión lunar-molecular que relaciona los lunares de nitrógeno con los lunares de amoníaco. Usted escribe el factor de conversión de manera que mol NH3 esté arriba y mol N2 esté abajo. De esta manera, las unidades de mol N2 se cancelan, dejándole con las unidades deseadas, mol NH3. Los números que se ponen delante de las unidades para el factor de conversión provienen directamente de los coeficientes de la ecuación química equilibrada.

Así que, esperas 556 mol de amoníaco de la reacción.

Pruebe otro ejemplo. Una fuente de gas hidrógeno es la electrólisis del agua, en la cual la electricidad pasa a través del agua para romper los enlaces hidrógeno-oxígeno, produciendo gases de hidrógeno y oxígeno:

Basado en esta ecuación, resuelve estos tres problemas:

  1. ¿Cuántos topos de gas hidrógeno resultan de la electrólisis de 78.4 mol de agua? tenga en cuenta que el número que usted usa para los topos es el coeficiente para el compuesto tomado de la reacción química balanceada: Usted encuentra que la reacción de electrólisis produce 78.4 topos de gas hidrógeno.
  2. Cuántos lunares de agua se necesitan para producir 905 mol de hidrógeno… Para encontrar los lunares de agua producidos, se aplica de nuevo una conversión lunar a lunar: Esto muestra que la reacción produce 905 lunares de agua.
  3. Hacer funcionar la reacción de electrólisis al revés constituye la combustión de hidrógeno. Cuántos moles de oxígeno se requieren para quemar 84.6 mol de hidrógeno? finalmente, se ejecuta la reacción de electrólisis al revés: Esto muestra que se requieren 42.3 moles de oxígeno para quemar 84.6 moles de hidrógeno.

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