El aire seco tiene aproximadamente 78% nitrógeno gaseoso (N2), 21% de oxígeno gaseoso (O2) y 1% de otros gases, en volumen. Esto significa que tenemos una relación de 1: 4: 5 de gas oxígeno, gas nitrógeno y aire total, respectivamente.
El aire participa en muchas reacciones, especialmente reacciones de oxidación como la combustión. En realidad, sin embargo, el único componente del aire que reacciona es el oxígeno, considerándose inerte el nitrógeno. Pero, aunque no participa en la reacción, el nitrógeno forma parte del aire que reacciona y de los gases finales producidos.
Así, cuando se produce una reacción con participación de aire, puede ser necesario encontrar factores como: ¿cuál es la masa de oxígeno que reaccionó, cuál es el volumen de aire, cuál es el volumen de los gases de reacción finales, cuánto nitrógeno estaba presente en el aire y en los gases finales, etc. en contra.
Vea el ejemplo a continuación y observe dos formas que se pueden utilizar para realizar estos cálculos. Una forma es usar la regla de tres y la otra es usar la relación estequiométrica citada (
1 (oxígeno) : 4 (nitrógeno) : 5 (aire)):Ejemplo:
Suponga que un volumen de 40 L de metano (CH4) se quemó completamente, en condiciones ambientales de temperatura y presión, produciendo dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Considerando una composición de aire aproximada de 80% de gas nitrógeno (N2) y 20% de oxígeno gaseoso (O2), respuesta:
a) ¿Cuál es el volumen de gas oxígeno consumido en esta reacción?
b) ¿Cuál es el volumen de aire necesario para la combustión?
c) ¿Cuál es el volumen total de gases al final de la reacción?
Resolución:
a) Para realizar este cálculo, necesitamos escribir la ecuación química que representa la combustión balanceada de metano:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
Considerando que el rendimiento de la reacción fue del 100%, tenemos:
1 L de CH4 2 L de O2
40 L de CH4 X
x = 40 L. 2 litros
1 litro
x = 80 L de O2 (g)
Se consumieron 80 L de oxígeno gaseoso en estas condiciones.
b) Si el volumen de oxígeno es de 80 L, el volumen de aire será:
20% de O2 100% aire
80 L de O2 X
x = 80 L. 100%
20%
x = 400 L de aire
Otra forma de resolver este problema fue usar la proporción de gas oxígeno a aire que se muestra al principio del texto, que es 1: 5. Entonces, fue suficiente multiplicar el volumen de oxígeno por 5:
80 L. 5 = 400 L de aire
c) CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
40 L 80 L 40 L 80 L
De la reacción anterior, vemos que se obtuvieron 40 L de dióxido de carbono y 80 L de agua, lo que da un total de 120 L de productos. Pero, todavía hay gas nitrógeno presente en el aire que no reacciona. Por lo tanto, también debemos averiguar cuál es su volumen:
80% de N2 100% aire 80% N2 20% de O2
x 400 L de aire o x 80 L de aire
x = 80 L. 400L x = 80 %. 80L
100% 20%
x = 320 L de N2x = 320 L de N2
Este cálculo también podría haberse hecho de manera más simple, usando la proporción 1: 4: 5.
1 El2 4 N2 o 5 aire 4 N2
80 L x 400 L x
x = 320 litrosx = 320 litros
Ahora, simplemente agregue este valor con el de los otros gases para conocer el volumen total de gases al final de la reacción:
120 + 320 = 440L de gases
Por Jennifer Fogaça
Licenciada en Química
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm
