El Mol, Masa Molar y Cálculos Estequiométricos
Estequiometría masa a masa
Al terminar vas a poder resolver un problema de masa a masa con los tres pasos en orden, comprobar el resultado con la conservación de la masa, y reconocer por qué el atajo de «regla de tres con los gramos» está mal.
Qué es un problema masa a masa
Es el tipo más frecuente del examen: te dan los gramos de una sustancia y te piden los gramos de otra de la misma reacción.
Y tiene una dificultad escondida: parece que se puede resolver con una regla de tres directa, y no se puede.
Por qué no sirve la regla de tres con los gramos
Mirá la reacción 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O.
Los coeficientes dicen 2 : 1 : 2. Si eso valiera para gramos, de 2 g de hidrógeno saldrían 2 g de agua. Y no es así: de 4 g de H₂ salen 36 g de agua.
La razón es que el coeficiente cuenta partículas, no masa. Dos moléculas de hidrógeno pesan 4 uma y una de oxígeno pesa 32: la misma cuenta, masas muy distintas. La proporción en gramos no es 2 : 1 : 2, es 4 : 32 : 36.
La proporción de los coeficientes solo vale en moles. Por eso hay que bajar a moles, cruzar, y volver a subir.
El método, en tres pasos
1. Gramos de A → moles de A (dividir entre la masa molar de A)
2. Moles de A → moles de B (coeficiente de B ÷ coeficiente de A)
3. Moles de B → gramos de B (multiplicar por la masa molar de B)
Con el paso previo que no se salta nunca: la ecuación tiene que estar balanceada.
Fijate en la simetría: el paso 1 divide y el paso 3 multiplica, cada uno por la masa molar de su propia sustancia. Usar la masa molar equivocada en cualquiera de los dos es el error más común del tema.
Ejemplo resuelto 1 · el caso de manual
¿Cuántos gramos de agua se producen al quemar 16 g de metano?
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
- Gramos a moles. M(CH₄) = 12 + 4 = 16 g/mol → 16 ÷ 16 = 1 mol de CH₄.
- Cruce. Proporción CH₄ : H₂O = 1 : 2 → 1 × (2 ÷ 1) = 2 moles de H₂O.
- Moles a gramos. M(H₂O) = 18 g/mol → 2 × 18 = 36 g de agua.
Ejemplo resuelto 2 · con proporción incómoda
¿Cuántos gramos de amoníaco se obtienen de 28 g de nitrógeno?
N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃
- M(N₂) = 28 g/mol —diatómico, ojo— → 28 ÷ 28 = 1 mol de N₂.
- Proporción N₂ : NH₃ = 1 : 2 → 2 moles de NH₃.
- M(NH₃) = 14 + 3 = 17 g/mol → 2 × 17 = 34 g de amoníaco.
Comprobación de masa: hacen falta 3 moles de H₂ = 6 g. Entran 28 + 6 = 34 g y salen 34 g. ✔
Ejemplo resuelto 3 · hacia atrás
¿Cuántos gramos de carbonato de calcio hay que calcinar para obtener 56 g de cal viva?
CaCO₃ → CaO + CO₂
- M(CaO) = 40 + 16 = 56 g/mol → 56 ÷ 56 = 1 mol de CaO.
- Proporción CaO : CaCO₃ = 1 : 1 → 1 mol de CaCO₃.
- M(CaCO₃) = 40 + 12 + 48 = 100 g/mol → 100 g.
Comprobación: de 100 g de caliza salen 56 g de cal y 44 g de CO₂, que se van como gas. 56 + 44 = 100. ✔ Y eso explica por qué un horno de cal pierde casi la mitad del peso del material: lo que falta se fue por la chimenea.
Ejemplo resuelto 4 · con coeficientes en los dos lados
¿Cuántos gramos de óxido de hierro(III) se forman con 112 g de hierro?
4 Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃
- M(Fe) = 56 g/mol → 112 ÷ 56 = 2 moles de Fe.
- Proporción Fe : Fe₂O₃ = 4 : 2 → 2 × (2 ÷ 4) = 1 mol de Fe₂O₃.
- M(Fe₂O₃) = (56 × 2) + (16 × 3) = 112 + 48 = 160 g/mol → 160 g.
Comprobación: entran 112 g de Fe más 1,5 moles de O₂ = 48 g. 112 + 48 = 160. ✔
Y fijate en lo que ese resultado explica: un clavo oxidado pesa más que el clavo limpio, aunque parezca que se está deshaciendo. Lo que ganó es el oxígeno que se le incorporó.
Cómo comprobar sin rehacer el problema
La conservación de la masa es el control gratis de todo el tema. Sumá lo que entra y lo que sale: tiene que dar lo mismo. Si no da, hay un error de masa molar o de cruce, y se encuentra rápido.
Y el control de tamaño: compará las masas molares. Si la sustancia que buscás tiene una masa molar mucho mayor y la proporción es parecida, el resultado en gramos tiene que ser mayor. De 16 g de metano salen 36 g de agua porque hay dos aguas y cada una pesa 18.
Los errores que más se cobran
- Hacer regla de tres con los gramos. La proporción de los coeficientes solo vale en moles.
- Usar la masa molar equivocada en el paso 1 o en el 3. Cada paso usa la de su propia sustancia.
- Olvidar que los gases elementales son diatómicos. M(N₂) = 28, M(O₂) = 32.
- No balancear. Con una ecuación mal balanceada el cruce es falso.
- Invertir el factor. Arriba el que buscás, abajo el que tenés.
- No comprobar la conservación de la masa, que es el control más barato que existe.
- Olvidar la sustancia en la respuesta. «36 g» no dice nada; 36 g de agua sí.
Clave de análisis
Un problema de masa a masa no se resuelve con una regla de tres, porque los coeficientes cuentan partículas y no gramos: de 4 g de hidrógeno salen 36 g de agua, no 4. El camino es siempre el mismo y tiene tres tramos: gramos de A ÷ masa molar de A → moles de A; cruce con los coeficientes → moles de B; moles de B × masa molar de B → gramos de B, cada división y cada multiplicación con la masa molar de su propia sustancia. Antes, balanceá; después, usá el control que no cuesta nada: sumá lo que entra y lo que sale y comprobá que la masa se conserve.