¿ Qué ocurre cuando quemamos algo ?

Ejemplo 1.
La siguiente situación puede ayudarnos a reflexionar. El carbono se quema gracias al oxígeno, produciendo dióxido de carbono, mediante la reacción química $$C\, \text{( sólido )} + O_{2}\, \text{(gas)} \rightarrow CO_{2}\,\text{(gas)} + \text{energía en forma de calor}$$ ¿ Qué masa ( en gramos ) de oxígeno ( $O_{2}$ ) hace falta para quemar $6\,\text{kg}$ de carbón ? ¿ Qué cantidad ( masa, en gramos ) de dióxido de carbono se produce en tal caso ?

SOLUCIÓN.
Consulando la tabla periódica, vemos que la masa molar del carbón es de $12\,\dfrac{\text{g}}{\text{mol}}$; la del oxígeno ($O_2$ ), de $2\cdot 16 \,\dfrac{\text{g}}{\text{mol}}=32 \,\dfrac{\text{g}}{\text{mol}}$; y la del dióxido de carbono, $12\,\dfrac{\text{g}}{\text{mol}}+2\cdot 16\,\dfrac{\text{g}}{\text{mol}} = 44\,\dfrac{\text{g}}{\text{mol}}$

Entonces, cantidad de carbono ( en moles ) es igual a $$ 6 \,\text{kg de } C \cdot 1000 \,\dfrac{g}{\text{kg}}\cdot \dfrac{1}{12}\,\,\dfrac{\text{moles de carbono}}{\text{g}}=500\,\text{moles de C}$$
Y, según los coeficientes estequiométricos de la reacción ( que son igual a $1$, todos ellos ), la cantidad de moles de $O_2$ es
$$500\,\text{moles de } C \cdot \dfrac{1}{1}\,\dfrac{\text{moles de } O_2}{\text{moles de } C} = 500 \,\text{moles de }C$$ Por tanto, según los coeficientes estequiométricos de la ecuación química, la cantidad de $CO_2$ que se produce ( en moles ) es:
$500\,\text{moles de carbono}\cdot \dfrac{1}{1}\,\dfrac{\text{moles de }CO_2}{\text{mol de } O_2}=500\,\text{moles de } CO_2$

Y, finalmente, la cantidad ( en gramos ) de $CO_2$ ( dióxido de carbono ) producida es:
$500\,\text{moles de } CO_2 \cdot \dfrac{44}{1}\,\dfrac{\text{g de } CO_2}{\text{moles de } CO_2} = 22\,000\, \text{g de } CO_2 = 22\,\text{kg de } CO_2$
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Ejemplo 2.
Un combustible fosil muy empleado es el gas propano ( $C_{3}\,H_{8}$ ). Al quemarse con oxígeno ( $O_2$ ) da lugar a dióxido de carbono ( $CO_{2}$ ), agua ( $H_{2}O$ ), y ( naturalmente ) energía en forma de calor. ¿ Qué masa ( en gramos ) de oxígeno ( $O_{2}$ ) hace falta para quemar $6\,\text{kg}$ de propano ? ¿ Qué cantidad ( masa, en gramos ) de dióxido de carbono se produce en este otro caso ? ¿ Qué cantidad de agua ( $H_{2}O $ ) ?

SOLUCIÓN. La reacción ( con los coeficientes estequiométricos ) es $$C_{3}H_{8}\, \text{( gas )} + 5\,O_{2}\, \text{(gas)} \rightarrow 3\,CO_{2}\,\text{(gas)} + 4\,H_{2}O \,\text{(gas)} + \text{energía en forma de calor}$$ Recordemos las masas molares de los componentes de la reacción:
$CO_2: 12\,\dfrac{\text{g de C}}{\text{mol de }C}+2\cdot 16\,\dfrac{\text{g de }O}{\text{mol}} = 44 \,\dfrac{\text{g de } CO{2}}{\text{mol de }CO_2}$
$C_{3}H_{8}: 3\cdot 12\,\dfrac{\text{g de C}}{\text{mol de }C}+8 \cdot 1\,\dfrac{\text{g de }O}{\text{mol}} = 44 \,\dfrac{\text{g de } C_{3}H_{8}}{\text{mol de }C_{3}H_{8}}$
$O_2: 2\cdot 16\,\dfrac{\text{g de O}}{\text{mol de }O} = 32 \,\dfrac{\text{g de } O_2}{\text{mol de }O_2}$
$H_{2}O: 2\cdot 1\,\dfrac{\text{g de H}}{\text{mol de }H}+1 \cdot 16\,\dfrac{\text{g de }O}{\text{mol de} O} = 18 \,\dfrac{\text{g de } H_{2}O}{\text{mol de }H_{2}O}$
Entonces,
$ 6 \,\text{kg de } C_{3}H_8 \cdot 1000 \,\dfrac{\text{g de} C_{3}H_8}{\text{kg de } C_{3}H_8} \cdot \dfrac{1}{44}\,\,\dfrac{\text{moles de }C_{3}H_8}{\text{g de} C_{3}H_8}=\dfrac{1500}{11}\,\text{moles de }C_{3}H_8 \approx$
$\approx 136\,\text{moles de }C_{3}H_8\,\text{consumidos}$
luego, según los coeficientes estequiométricos de la reacción, las cantidades involucradas son: $$ \dfrac{1500}{11}\,\text{moles de }C_{3}H_8 \cdot \dfrac{5}{1}\,\dfrac{\text{moles de }O_2}{\text{moles de }C_{3}H_8 }\cdot \dfrac{32}{1}\,\dfrac{\text{g de }O_2}{\text{mol de}O_2}\approx 8\,727\,\text{g de }O_2\, \text{consumidos}$$ $$ \dfrac{1500}{11}\,\text{moles de }C_{3}H_8 \cdot \dfrac{3}{1}\,\dfrac{\text{moles de }CO_2}{\text{moles de }C_{3}H_8 }\cdot \dfrac{44}{1}\,\dfrac{\text{g de }CO_2}{\text{mol de}CO_2}\approx 18\,000\,\text{g de }CO_2\, \text{producidos}$$ $$ \dfrac{1500}{11}\,\text{moles de }C_{3}H_8 \cdot \dfrac{4}{1}\,\dfrac{\text{moles de }H_{2}O}{\text{moles de }C_{3}H_8 }\cdot \dfrac{18}{1}\,\dfrac{\text{g de}H_{2}O}{\text{mol de}O_2}\approx 9\,818\,\text{g de }H_{2}O\, \text{producidos}$$
$\square$