LLEIS D'ESTEQUIOMETRIA: DESCRIPCIÓ, EXEMPLES I EXERCICIS - QUIMICA - 2026

Les lleis d'estequiometria descriuen la composició de les diferents substàncies, amb base a les relacions (en massa) entre cada espècie que intervé en la reacció.

Tota la matèria existent està formada per la combinació, en diferents proporcions, dels diferents elements químics que conformen la taula periòdica. Aquestes unions es regeixen per certes lleis de combinació conegudes com a lleis d'estequiometria o lleis ponderals de la química.

Aquests principis són una part fonamental de la química quantitativa, sent indispensables per al balanceig d'equacions i per a operacions tan importants com determinar quins reactius es necessiten per produir una reacció específica o calcular quina quantitat d'aquests reactius es necessiten per obtenir la quantitat esperada de productes.

Són àmpliament conegudes en el camp químic de la ciència "les quatre lleis": llei de la conservació de la massa, llei de les proporcions definides, llei de les proporcions múltiples i llei de les proporcions recíproques.

Les 4 lleis de l'estequiometria

Quan es desitja determinar la forma en què es combinen dos elements a través d'una reacció química, s'han de prendre en compte les quatre lleis que es descriuen a continuació.

Llei de la conservació de la massa (o "Llei de la conservació de la matèria")

Està basada en el principi que la matèria no pot ser creada ni destruïda, és a dir, només pot transformar-se.

Això vol dir que per a un sistema adiabàtic (on no hi ha transferència de massa ni energia des de o cap als voltants) la quantitat de matèria present ha de romandre de manera constant en el temps.

Per exemple, en la formació de l'aigua a partir d'oxigen i hidrogen gasosos s'observa que hi ha la mateixa quantitat de mols de cada element abans i després de la reacció, de manera que es conserva la quantitat total de matèria.

2H ₂ (g) + O ₂ (g) → 2H ₂ O (l)

exercici:

P.- Demostrar que la reacció anterior compleix amb la llei de la conservació de la massa.

R.- En primer lloc, es tenen les masses molars dels reactants: H ₂ = 2 g, O ₂ = 32 gi H ₂ O = 18 g.

Després, se suma la massa de cada element en cada costat de la reacció (equilibrada), resultant: 2H ₂ + O ₂ = (4 + 32) g = 36 g al costat dels reactants i 2H ₂ O = 36 g en la banda dels productes. Així s'ha demostrat que l'equació compleix amb la llei esmentada.

Llei de les proporcions definides (o "Llei de les proporcions constants")

Es fonamenta en el fet que cada substància química es forma a partir de la combinació dels seus elements constituents en relacions de masses definides o fixes, les quals són úniques per a cada compost.

Es dóna l'exemple de l'aigua, la composició en estat pur serà invariablement d'1 mol d'O ₂ (32g) i 2 mols de H ₂ (4g). Si s'aplica el màxim comú divisor es troba que reacciona un mol d'H ₂ per cada 8 mols d'O ₂ o, el que és el mateix, es combinen en raó 1: 8.

exercici:

P.- Es té un mol d'àcid clorhídric (HCl) i es desitja saber en quin percentatge es troba cada un dels seus components.

R.- Es coneix que la raó d'unió d'aquests elements en aquesta espècie és 1: 1. I la massa molar d'el compost és aproximadament 36,45 g. De la mateixa manera, se sap que la massa molar d'el clor és 35,45 gi la de l'hidrogen és 1 g.

Per calcular la composició percentual de cada element es divideix la massa molar d'l'element (multiplicat per la seva quantitat de mols en un mol de el compost) entre la massa de l'compost i es multiplica aquest resultat per cent.

Així:% H = x 100 = 2,74%

i% Cl = x 100 = 97,26%

D'això s'infereix que, sense importar d'on provingui l'HCl, en el seu estat pur sempre estarà format per 2,74% d'hidrogen i 97,26% de clor.

Llei de les proporcions múltiples

Segons aquesta llei, si es dóna una combinació entre dos elements per a generar més d'un compost, llavors la massa d'un dels elements s'uneix amb una massa invariable de l'altre, conservant una relació que es manifesta a través de nombres enters petits.

Es donen com a exemple el diòxid i el monòxid de carboni, que són dues substàncies constituïdes pels mateixos elements, però en el diòxid es relacionen com O / C = 2: 1 (per cada àtom de C hi ha dos d'O) i en el monòxid la seva relació és 1: 1.

exercici:

P.- Es tenen els cinc òxids diferents que es poden originar de manera estable combinant oxigen i nitrogen (N ₂ O, NO, N ₂ O ₃, N ₂ O ₄ i N ₂ O ₅).

R.- S'observa que l'oxigen en cada compost va en augment, i que amb una proporció fixa de nitrogen (28 g) es té una relació de 16, 32 (16 × 2), 48 (16 × 3), 64 (16 × 4) i 80 (16 × 5) g d'oxigen respectivament; és a dir, es té una raó simple d'1, 2, 3, 4 i 5 parts.

Llei de les proporcions recíproques (o "Llei de les proporcions equivalents")

Es basa en la relació existent entre les proporcions en les quals es combina un element en diferents compostos amb elements diferents.

Dit d'una altra manera, si una espècie A s'uneix a una espècie B, però A també es combina amb C; es té que si els elements B i C s'uneixen, la relació en massa d'aquests es correspon amb les masses cada un quan s'uneixen en particular amb una massa fixa de l'element A.

exercici:

P.- Si es tenen 12 g de C i 64g de S per formar CS ₂, a més es tenen 12 g de C i 32g d'O per originar CO ₂ i finalment 10g de S i 10g d'O per produir SO ₂. Com es pot il·lustrar el principi de proporcions equivalents?

R.- La proporció de les masses de sofre i oxigen en combinació amb una massa definida de carboni és igual a 64:32, és a dir 2: 1. Llavors, la proporció de sofre i oxigen és de 10:10 a l'unir-se directament o, el que és el mateix, 1: 1. Així que les dues relacions són múltiples senzills de cada espèce.

referències

1. Wikipedia. (Sf). Stoichiometry. Recuperat de en.wikipedia.org.
2. Chang, R. (2007). Chemistry, Ninth edition (McGraw-Hill).
3. Young, SM, Vining, WJ, Day, R., i Botch, B. (2017). (General Chemistry: atoms First. Recuperat de books.google.co.ve.
4. Szabadváry, F. (2016). History of Analytical Chemistry: International Series of Monographs in Analytical Chemistry. Recuperat de books.google.co.ve.
5. Khanna, SK, Verma, NK, i Kapila, B. (2006). Excel With Objective Questions In Chemistry. Recuperat de books.google.co.ve.