Teorema. Axioma de la cantidad de reacción

Factor de conversión

Teorema

Donde:

\(n_i\) es la cantidad de sustancia medida en moles (mol) o en entidades (adimensional).

\(\nu_i\) es el número estequiométrico medido en entidades por ende es (adimensional).

\(\xi\) es la cantidad de reacción medida en moles (mol) o en entidades (adimensional).

Demostración

El teorema fundamental de la estequiometría no requiere demostración, pues se establece como un axioma. Su validez emerge directamente al analizar la representación daltoniana de una reacción química, considerando que esta puede ocurrir una o más veces de manera unitaria.

Descripción

El axioma de la cantidad de reacción establece que la cantidad de una sustancia involucrada en una reacción química es igual al número de veces que ocurre la reacción, multiplicado por su número estequiométrico en la ecuación química balanceada. Para evitar la proliferación de ecuaciones complejas y hacer más sencillo el análisis, este mismo principio se aplica tanto a la interpretación molecular, cuando contamos las entidades de una sustancia de forma individual (uno por uno), como cuando las contamos en unidades agrupadas, como pares, docenas, cientos, o lo más comúnmente en moles. Esta flexibilidad en la interpretación permite que los cálculos sean más prácticos y escalables sin necesidad de escribir una ecuación distinta para cada unidad de medición.

En la interpretación molecular, el axioma se refiere a contar las entidades de una sustancia de una en una, es decir, considerando las partículas individuales que componen los reactivos y productos de la reacción. Así, por ejemplo, si sabemos que la ecuación química balanceada indica que dos moléculas de hidrógeno reaccionan con una molécula de oxígeno para producir dos moléculas de agua, podemos determinar que, si la reacción ocurre una vez, se formarán exactamente dos moléculas de agua. Sin embargo, este modelo molecular es limitado en situaciones donde se manejan grandes cantidades de sustancia, por lo que se utiliza la interpretación molar, en la que las entidades se agrupan en unidades más grandes, como los moles.

En la interpretación molar, la misma ecuación química se adapta para trabajar con cantidades más grandes y prácticas de sustancia. El número estequiométrico, en este caso, indica cuántos moles de reactivos reaccionan para producir una cantidad correspondiente de productos. Por ejemplo, si la ecuación balanceada nos indica que 2 moles de H₂ reaccionan con 1 mol de O₂ para producir 2 moles de H₂O, el axioma nos dice que si la reacción ocurre, por ejemplo, dos veces, se producirán 4 moles de H₂O. Esta interpretación permite que el cálculo de cantidades sea más eficiente y apropiado para el laboratorio y la industria, donde trabajar con moles es mucho más común y práctico que contar las partículas individualmente.