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4.3. ESTEQUIOMETRÍA.

4.3.1. ECUACIÓN QUÍMICA

En toda reacción química unas sustancias, los reactivos, se transforman en

otras, los productos. Tanto reactivos como productos son sustancias químicas

y, por lo tanto, tienen un nombre químico y una fórmula química.

Podemos entonces, gracias a los nombres, describir la reacción química

indicando los reactivos que intervienen y los productos que resultan de la

reacción. Por ejemplo, podemos decir, que el óxido de hierro(III) con carbón,

produce hierro metálico y dióxido de carbono, donde hemos mezclado la

nomenclatura funcional y de Stock a sabiendas.

Aunque así hemos descrito perfectamente la reacción, se puede hacer más

rápido y fácilmente empleando las fórmulas químicas. Para eso, escribimos a

la izquierda los reactivos enlazándolos con el signo +, a la derecha los

productos, también enlazados con el signo más, y entre reactivos y productos

una flecha que parta de los reactivos y señale a los productos.

La reacción anterior quedaría:

Fe2O3 + C Fe + CO2

La reacción que forma agua (hidrógeno y oxígeno forman agua) sería:

H2 + O2 H2O

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4.3.2. LEY DE LAVOISIER

Durante muchos años los químicos estudiaron los reactivos que reaccionaban

y los productos que aparecían en la reacción, identificando unos y otros pero

sin tener en cuenta las cantidades de reactivos y productos que intervenían.

El primer científico que estudió de forma constante las cantidades de reactivos

y productos fue el químico francés Antoine Laurent de Lavoisier,

determinando la ley de conservación de la masa, también conocida como ley

de Lavoisier, en su honor.

Según la ley de Lavoisier, en cualquier reacción química, la masa de los

reactivos que intervienen en la reacción ha de ser igual a la masa de los

productos que aparecen en ella.

Si consideramos la combustión de la madera puede parecernos que esto no

ocurre, ya que tras quemarla, nos queda una cantidad de ceniza que pesa

mucho menos que la madera original. Pero esto es porque no consideramos

los gases. Al quemar la madera se produce dióxido de carbono, que es un

gas, y que se pierde en la atmósfera, por lo que si pesamos la ceniza, no

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PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 205

estamos pesando todos los productos de la reacción. Si quemáramos la

madera en un bote cerrado, veríamos como no cambia su masa.

4.3.3. AJUSTE DE REACIONES

En una reacción química la masa no cambia porque no cambia el número de

átomos presentes. Los átomos no se destruyen, sino que rompen sus

enlaces, se reordenan y forman enlaces nuevos.

Esto significa que los átomos deben ser los mismos en los dos lados de la

ecuación química, y del mismo tipo. Si en la parte de los reactivos aparecen 5

átomos de un elemento, esos cinco átomos deben aparecer en los productos.

Cuando en la ecuación coinciden los átomos en clase y cantidad en reactivos

y productos, decimos que la reacción está ajustada. Para ajustar la ecuación

química, se escriben, delante de las fórmulas moleculares, números enteros

que indican el número de moléculas que intervienen en la reacción.

La reacción:

Fe2O3 + C Fe + CO2

no está ajustada, ya que en los reactivos hay 2 átomos de hierro, 3 de

oxígeno y 1 de carbono, mientras que en los productos hay 1 de hierro, dos

de oxígeno y uno de carbono.

2Fe2O3 + 3C 4Fe + 3CO2

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Sería la ecuación ajustada, con 4 átomos de hierro, 3 de carbono y 6 de

oxígeno en ambas partes de la ecuación. Multiplicando el número anterior por

el subíndice, se sabe el número de átomos. Por eso 3CO2 tienen 3 x 1 átomos

de carbono y 3 x 2 átomos de oxígeno.

Para ajustar una reacción química existen varios métodos. Uno de los más

habituales es el de los coeficientes variables. Asignamos a cada molécula de

la reacción una letra. Por ejemplo:

a·CaO + b·H2O + c·CO2 d Ca(HCO3)2

Ahora planteamos ecuaciones igualando los átomos a derecha e izquierda:

Elemento

Reactivos Productos

Para resolver el sistema,

asignamos a una de las

incógnitas el valor que

queramos. A cualquier

incógnita.

Ca a = d

O a + d + 2c = 6d

H 2b = 2d

Si hacemos que a tome el

valor 1:

d = 1.

c = 2.

b = 1.

C c = 2d

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CaO + H2O + 2 CO2 Ca(HCO3)2

Tomando otro valor, por ejemplo 3, los coeficientes serían 3, 3, 6 y 3 que, al

dividir por 3, nos llevarían nuevamente al resultado anterior.

4.3.4. ACTIVIDADES

a) Para el aula:

• Busca en el diccionario el significado de las siguientes palabras y anótalo

en tu cuaderno. Si en la definición no comprendes alguna palabra, búscala

también y escribe su significado:

Producto

Intervenir

Asignar

Ajustar

Determinar

• Escribe y ajusta la reacción entre el óxido de hierro(III) y el hidrógeno para

producir hierro y agua.

• Escribe y ajusta la reacción entre el óxido de calcio y el ácido clorhídrico

para producir agua y cloruro de calcio.

• ¿Qué significa que una reacción está ajustada?

• ¿Qué dice la ley de Lavoisier? ¿Por qué se cumple dicha ley?

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b) Para casa:

• ¿Basta con indicar los reactivos y productos para escribir una ecuación

química?

• Se han mezclado 100 g de sustancias en una caja que se introduce en un

horno para producir una reacción química. Tras ésta, ¿qué masa

obtendremos? ¿Cómo se llama esta ley?

• Ajusta la reacción: NH3 + O2 N2O5 + H2O

• Escribe y ajusta la reacción entre el cinc y el ácido clorhídrico para dar

cloruro de cinc e hidrógeno.

• Al añadir ácido clorhídrico al sulfuro de sodio se produce ácido sulfhídrico,

que tiene un característico olor a huevos podridos, y cloruro de sodio.

Escribe y ajusta la reacción.

Experiencia 21

Electrólisis del agua

Material: Reactivos:

2 Tubo de ensayo.

Vaso de precipitados de 500 ml.

Pila de petaca.

Cable de cobre.

Agua destilada.

Bicarbonato sódico.

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Procedimiento:

Disuelve una cucharada de bicarbonato en 400 ml de agua destilada

destilada, llena los tubos de ensayo con esa agua y rellena con agua

destilada el vaso de precipitados. Introduce en cada tubo de ensayo un

cable de cobre en ponlos boca abajo, cuidando no derramar agua y que no

se salga el hilo de cobre, en el vado de precipitados. Conecta los otros

extremos del hilo a cada polo de la pila de petaca.

Responde en tu cuaderno:

• ¿Qué ocurre en los tubos de ensayo?

• Conociendo la fórmula química del agua, ¿qué tubo es el que contiene

oxígeno? Compruébalo acercando, una vez terminada la muestra, una

cerilla a cada tubo y anotando lo que pasa.

• Dibuja los materiales empleados y el montaje realizado.