La palabra "estequiometría" deriva del griego stoicheon (elemento) y metrón (medida). Fue aplicada por Jeremías Benjamín Richter en 1792.

Un coeficiente estequiométrico es el número que aparece delante de la fórmula química en una ecuación. Por ejemplo, en la reacción de descomposición del agua H₂O se produce hidrógeno H₂ y oxígeno O₂ en forma de gas:

En este caso, el H₂O y el H₂ tienen un 2 como coeficiente estequiométrico, mientras el O₂ no tiene ningún coeficiente. Esto significa que 2 moléculas de H₂O se transforman en 2 moléculas de H₂ y 1 molécula de O₂.

La estequiometría está presente en la vida cotidiana. Cuando hacemos un pastel, tenemos que usar unas cantidades fijas de ingredientes (reactantes) para obtener un pastel (producto). Si utilizamos más polvo de hornear que harina, el resultado probablemente no será el deseado.

Para preparar un pastel de chocolate, debemos emplear unas cantidades fijas de harina, leche, chocolate, huevos y otros ingredientes. Esto es aplicar la estequiometría en nuestro día a día.

Cálculos estequiométricos

Los cálculos estequiométricos son la manera en que se ajustan los coeficientes estequiométricos para que una ecuación química esté balanceada. Existen varios métodos, siendo el método por tanteo y el método algebraico los más utilizados.

Cálculo estequiométrico para balancear una ecuación por tanteo

Este método se basa en ir probando paso a paso cuáles son los coeficientes estequiométricos correctos para balancear una ecuación química.

Por ejemplo, en la combustión de metano CH₄ en presencia de oxígeno O₂ (reactantes) se produce dióxido de carbono CO₂ y agua H₂O, como se muestra en la siguiente ecuación:

En primer lugar, revisamos cuántos átomos de cada elemento se encuentran a cada lado de la ecuación:

Podemos notar que el carbono está en la misma cantidad de cada lado de la ecuación, pero el oxígeno y el hidrógeno no. Tanteamos colocando un 2 como coeficiente delante del agua en los productos y un 2 delante del O₂ en los reactantes:

Ahora sí tenemos la misma cantidad de elementos del lado izquierdo (reactantes) y del lado derecho (productos) de la ecuación química. Es decir, la ecuación está balanceada.

Cálculo estequiométrico por método algebraico

Este método utiliza la matemática para determinar los coeficientes estequiométricos. Para esto se asignan letras a cada coeficiente y se hace un sistema de ecuaciones.

Relaciones estequiométricas

Las relaciones estequiométricas indican cuánto de cada reactante se necesita para obtener una dada cantidad de producto.

Por ejemplo, en la reacción del nitrato de bismuto Bi(NO₃)₃ con sulfuro de sodio Na₂S, produce sulfuro de bismuto y nitrato de sodio, como se muestra en la ecuación:

En esta ecuación, la relación estequiométrica establece que 2 moléculas de Bi(NO₃)₃ reaccionan con 3 moléculas de Na₂S y se produce 1 molécula de Bi₂S₃ y 6 moléculas de NaNO₃.

Recordemos que la ley de proporciones múltiples solo se aplica a compuestos por los mismos elementos. No se aplica a, digamos, SO2 y CO2 porque un compuesto tiene azufre (S) y otro tiene carbono (C).

Esto quiere decir que, si tenemos dos globos, uno lleno con helio y el otro con oxígeno, y ambos globos tienen el mismo volumen, la misma presión y la misma temperatura, entonces habrá el mismo número de átomos de helio gaseoso en el primer globo que de moléculas de oxígeno en el segundo.

Todos alguna vez hemos visto a un payaso en una fiesta infantil inflando globos de helio para repartirlos entre los niños. Estos globos se encuentran a aproximadamente la misma temperatura. Si dos globos de fiesta se llenan a la misma presión y ambos tienen el mismo tamaño, la ley de Avogadro asegura que ambos globos tendrán el mismo número de moles de helio.

Por otro lado, si uno de los globos es más grande que el otro, tendrá un volumen mayor y, según la ley de Avogadro, tendrá una mayor cantidad de partículas de helio en su interior.

Sin importar con qué gas se llenen, las llantas de los lados opuestos de un automóvil siempre se llenan hasta la misma presión final de alrededor de 32 psi.

Además, siempre se procura que ambos cauchos sean iguales, por lo que tendrán el mismo volumen. Así, según el principio de Avogadro, podemos decir que ambas llantas contendrán el mismo número de partículas gaseosas.

Supongamos que tenemos una jeringa abierta y llena de 50 cm³ de aire. Como está abierta, el interior de la jeringa y el exterior (los alrededores) están a la misma temperatura y presión.

Ahora supongamos que presionamos el émbolo de la jeringa y la desplazamos hasta que se lean 10 cm³. Como la jeringa está destapada, el aire se escapa por la punta a medida que el émbolo se mueve, por lo que el número de partículas de aire dentro de la jeringa disminuye junto con el volumen.

El reactivo limitante es el que se encarga de delimitar la cantidad de producto que se puede formar en una reacción química. Es el que se encarga de limitar la posibilidad que tiene una reacción de poder seguir adelante o de seguir su curso, por lo que, al mismo tiempo, se encarga de limitar la cantidad del producto que es producido por la reacción.

¿Qué es un reactivo en exceso?

El reactivo en exceso es el que no reacciona completamente tras haberse consumido el reactivo limitante, y sobra. En muchas reacciones, se busca que haya un exceso de un reactivo para garantizar que todo el reactivo de interés reaccione.

EJEMPLO:
Analicemos la siguiente analogía

En la cafetería de Artes tienen una “ecuación” para preparar pan con jamón. Ellos requieren de 1  jamón y 2 rebanadas de pan de molde, por cada pan con jamón que deban preparar.

La “ecuación” la podemos representar de la siguiente forma:

Analicemos las situaciones siguientes:

1.    Si se cuenta con 15 jamones y:

2.    En el punto 1, establece para cada situación, quién limita la producción de panes con jamón, las rebanadas de pan o el jamón. Es decir quién es el “reactivo limitante” para cada situación.

Una vez analizada la analogía anterior, podemos tener ya una idea y una definición de reactivo limitante. 

El principio sobre el que se basa la estequiometría parte de lo que se considera como reacción química que es cuando existe una modificación química de las sustancias que intervienen. De esto se infiere que es imposible identificar las mismas sustancias que estaban antes de la reacción química con las de después de realizada la misma; por su parte los reactivos pasan a ser productos por haberse consumido.

Todo esto se explica por las siguientes leyes:

-Ley de conservación de la masa: los átomos ni se crean ni se destruyen mientras se produce una reacción química. Esto se explica porque en una reacción química vista desde el punto de vista microscópico se realiza a partir del choque de las partículas que forman parte de dicha reacción, sean iones, átomos o moléculas, aunque pueden también producirse a partir de la colisión de moléculas y átomos con otras partículas como pueden ser los fotones o los electrones. Esta colisión hace que las uniones que había antes entre los átomos se rompan y que se realicen nuevas uniones. Esto significa que los átomos que intervienen reordenan sus enlaces.

Este reordenamiento, por su parte, se realiza al desplazarse electrones, lo que produce que algunos enlaces se rompan y se formen otros. No obstante los átomos que están formando parte de esto ni forman nuevos átomos, ni desaparece.

Esta ley de conservación de la masa implica dos principios:

-el número de átomo de cada tipo es el mismo después o antes de la reacción.

-el número total de átomos no cambia ni antes ni después de la reacción química.

-Ley de conservación de carga que es una consecuencia de la ley de conservación de masa. Esto se explica dado que mientras se producen las reacciones químicas, las partículas subatómicas no desaparecen tampoco y por su parte el número total de electrones, neutrones y protones es constante. Debido a la carga positiva de los protones y a la carga negativa de los electrones, su suma no modifica el total de las cargas.. De esta ley de conservación de carga se infiere que:

-la suma total de cargas permanece constante antes y después de una reacción química.

Todas estas relaciones entre las cantidades de productos que se forman y de reactivos que se consumen dependen de estas leyes y por esa razón se pueden determinar por una ecuación química que es la representación de una reacción química.

En dicha ecuación se deben tener todos los datos tales como grupo de átomos que representan a las moléculas intervinientes; cantidad de átomos que las forman y cantidad de moléculas, así como la flecha que señala la situación en la que se inicia la reacción y su situación final.

Ejemplo:
las bolsas de aire en los vehículos
en la elaboración de alimentos como pasteles o alguna receta. 

El químico de Inglés Dalton descubrió que algunos elementos se combinaban en más de una proporción con una cantidad fija, dando compuestos distintos. Fue entonces cuando enunció la Ley de las proporciones múltiples.

Dos elementos se pueden combinar entre sí en más de una proporción para dar diferentes compuestos. Una cantidad fija determinada de un reactivo se combina con otras cantidades variables de otros elementos, de manera que las cantidades variables del segundo elemento guardan entre sí una relación de números enteros sencillos.

La teoría de Dalton y de Proust fueron justificadas por la Teoría atómica que el mismo Dalton enunció y ayudó a comprender o a intuir de la existencia de los átomos aunque en aquella época, no se podían ver.

Justificación de las leyes ponderales ( Ley de las proporciones definidas y Ley de las proporciones múltiples):

1º Consecuencias de la ley de las proporciones definidas.

Si la materia esta formada por átomos la masa de sus productos será la masa de los reactivos:

Ejemplo: se utiliza la ley de dalton al medir el aire en la llanta de una bicicleta o automovil.

Por supuesto, como ocurre con cualquier ley de los gases ideales, el comportamiento de los gases reales se desvía ligeramente del comportamiento predicho. La ley asume que cada partícula de gas no tiene volumen y que las partículas rebotan entre sí y su contenedor en condiciones perfectamente elásticas. Las moléculas de gas reales tienen volumen y pueden ser atraídas o repelidas entre sí. Aun así, la ley de Avogadro es una aproximación útil que es razonablemente precisa para gases reales en condiciones normales.

Ejemplo:
cuando se inflan los globos de una fiesta y existe un aumento
de aire dentro del globo, así como del volumen del mismo.

Por último de este apartado se anexa una conclusión personal, escribiendo ¿En que se aplica estos temas en su campo de formación?

en mi campo es importante conocer estos temas ya que lo llevaremos a cabo en el campo de formación, y poder realizar las indicaciones ya que para medir la cantidad de medicamento a suministrar por determinado tiempo, esto también es  importante en el desarrollo de la producción a gran escala de cosas tales como fármacos.

El reactivo en exceso es aquel del cual tenemos más de lo necesario para que se lleve a cabo la reacción química.

Ejemplo:
tenemos 5 pares de pan para sándwich y 10 rebanadas de jamón en este caso el reactivo limitante seria el pan ya que únicamente se podrán realizar 5 sándwiches mientras que el jamón seria el reactivo en exceso ya que sobrarían 5 rebanadas.

La lluvia ácida no suele ser estrictamente ácido, sino diversas diluciones en agua de ácido carbónico, ácido nítrico, ácido sulfúrico o ácido sulfuroso, dependiendo de los contaminantes que abunden en una región, dado que los vientos pueden movilizar estos gases a lo largo de kilómetros de distancia. Dicha reacción química suele producirse de la siguiente manera, por ejemplo:

SO2 (dióxido de azufre gaseoso) + OH (hidroxilo presente en la atmósfera) = HOSO2, que a su vez reacciona con el oxígeno ambiental: HOSO2 + O2 = H2O (agua) + SO3 (trióxido de azufre), y este último compuesto, altamente contaminante, reacciona con el agua para producir H2SO4 (ácido sulfúrico).

El resultado de dicha mezcla suele rondar niveles de pH de 3 (semejante al vinagre), lo cual es mucho más ácido que el normal de la lluvia de 5,65 (debido a la presencia regular de CO2 atmosférico que da origen a cantidades mínimas de ácido carbónico).

como estudiante evitaría consumir el contenido de productos contaminantes un ejemplo los platicos ya que estos tardan años en degradarse y parte de que estos fenómenos ocurran son la contaminación utilizar la energía solar (paneles solares)