Ecuación Química

Temática: Ecuación química
Taller 1

Grado: 11

Una ecuación química es una descripción simbólica de una reacción química. Muestra las sustancias que reaccionan (reactivos ó reactantes) y las sustancias o productos que se obtienen. También nos indican las cantidades relativas de las sustancias que intervienen en la reacción. Las ecuaciones químicas son el modo de representarlas. Se utilizan para describir lo que sucede en una reacción química en sus estados inicial y final. En ella figuran dos miembros; en el primero, los símbolos o fórmulas de los reactantes, reaccionantes o reactivos y en el segundo los símbolos o fórmulas de los productos. Para separar ambos miembros se utiliza una flecha que generalmente se dirige hacia la derecha, indicando el sentido de la reacción

Importancia de la ecuación química

La ecuación química nos ayuda a visualizar el reactivo que son los que tendrán una reacción química y el producto que es lo que se obtiene de este proceso. Además podemos ubicar los símbolos químicos de cada uno de los elementos que estén dentro de la ecuación y poder balancearlos con mayor facilidad y gran rapidez.

Interpretación de una ecuación química

Un caso general de ecuación química sería:

Donde:

• A, B, C, D, representan los símbolos químicos de las moléculas ó átomos que reaccionan (lado izquierdo) y los que se producen (lado derecho).
• a, b, c, d, representan los coeficientes estequiométricos, que deben ser ajustados de manera que sean reflejo de la ley de conservación de la masa. La interpretación física de los coeficientes estequiométricos, si estos son números enteros y positivos, puede ser en átomos ó moles. Así, se diría de la ecuación de geometría estequiométricos se subdivide en la siguiente:

1. Cuando "a" átomos (ó moléculas) de A reaccionan con "b" átomos (ó moléculas) de B producen "c" átomos (ó moléculas) de C, y "d" átomos (ó moléculas) de D.
2. Cuando "a" moles de átomos (ó moléculas) de A reaccionan con "b" moles de átomos (ó moléculas) de B producen "c" moles de átomos (ó moléculas) de C, y "d" moles de átomos (ó moléculas) de D.

Por ejemplo el hidrógeno (H₂) puede reaccionar con oxígeno (O₂) para dar agua (H₂O). La ecuación química para esta reacción se escribe:

El símbolo "+" se lee como "reacciona con", mientras que el símbolo "→" significa "irreversible" o "produce". Para ajustar la ecuación, ponemos los coeficientes estequiométricos.

La ecuación está ajustada y puede ser interpretada como 2 mol de moléculas de Hidrógeno reaccionan con 1 mol de moléculas de Oxígeno, produciendo 2 mol del moléculas de Agua.

Las fórmulas químicas a la izquierda de "→" representan las sustancias de partida, denominados reactivos o reactantes; a la derecha de “→” están las fórmulas químicas de las sustancias producidas, denominadas productos. Los números delante de las fórmulas son llamados coeficientes estequiométricos. Estos deben ser tales que la ecuación química esté balanceada, Es decir, que el número de átomos de cada elemento de un lado y del otro sea el mismo. Los coeficientes deben ser enteros positivos, y el uno se omite. En las únicas reacciones que esto no se produce, es en las reacciones nucleares.

Adicionalmente, se pueden agregar (entre paréntesis y como subíndice) el estado de cada sustancia participante: sólido (S), líquido (l), acuoso (Ac) O gaseoso (g).

En el ejemplo del agua:

Ley de la Conservación de la Materia y Energía

 

Esta ley nos dice que en una reacción química, la suma de las masas de las sustancias reaccionantes es igual a la suma de las masas de los productos de la reacción. Esto quiere decir que la materia ni se crea ni se destruye, sólo se puede transformar al igual que la energía.

La materia y la energía trabajan juntas ya que la materia al ser supuestamente destruida se transforma en energía y por eso se dice que la materia no se destruye sino que se convierte en energía.

Ley de Proporciones Múltiples

 

La teoría atómica de Dalton nos lleva a que los átomos se combinan para formar compuestos. Considerando que un átomo de A se combina con un átomo de B para formar el compuesto AB y que un átomo de A se combina con 2 átomos de B, para formar el compuesto AB2, Dalton propuso la ley de las proporciones múltiples que puede enunciarse así: “Cuando dos elementos se combinan para formar más de un compuesto, los pesos diferentes de uno de ellos, que se combinan con un peso fijo del otro, guardan una relación sencilla de números enteros pequeños.”

Esto quiere decir que si se mantiene fija la cantidad de uno y se determinan las cantidades del otro se tienen números que guarden entre sí relaciones expresables mediante números enteros. Tenemos por ejemplo el Carbono de Hidrógeno que forma Hidrocarburos en los cuales intervienen relaciones que aun siendo de números enteros, estos son a veces muy grandes.

Ajustar o balancear una reacción

 

Una ecuación química (que no es más que la representación escrita de una reacción química) ajustada debe reflejar lo que pasa realmente antes de comenzar y al finalizar la reacción y, por tanto, debe respetar las leyes de conservación del número de átomos y de la carga total.

Para respetar estas reglas, se pone delante de cada especie química un número llamado coeficiente estequiométrico, que indica la proporción de cada especie involucrada (se puede considerar como el número de moléculas/átomos/iones o moles, es decir, la cantidad de materia que se consume o se forma).

Por ejemplo:

En la reacción de combustión de metano (CH₄), éste se combina con oxígeno molecular(O₂) del aire para formar dióxido de carbono (CO₂) y agua. (H₂O).

La reacción sin ajustar será:

Esta reacción no es correcta, porque no cumple la ley de conservación de la materia. Para el elemento hidrógeno (H), por ejemplo, hay 4 átomos en los reactivos y sólo 2 en los productos. Se ajusta la reacción introduciendo delante de las fórmulas químicas de cada compuesto un coeficiente estequiométrico adecuado.

De esta manera, si se pone un 2 delante del H₂O:

se respeta la conservación para el carbono © y el hidrógeno (H), pero no para el oxígeno (O), situación que puede corregirse poniendo otro 2 delante de O₂ en los reactivos:

y se obtiene así, finalmente, la reacción ajustada. Ésta dice que 1 molécula de metano reacciona con 2 moléculas de oxígeno para dar 1 molécula de dióxido de carbono y 2 moléculas de agua.

Este método de aproximación sucesiva   sirve bien cuando la reacción es simple. Consiste en fijar arbitrariamente un coeficiente e ir deduciendo los demás haciendo balances a los átomos implicados en la especie inicial. Si aparecen fracciones, se multiplican todos los coeficientes por el mínimo común múltiplo de los denominadores. En reacciones más complejas, como es el caso de las reacciones redox, se emplea el método del ion-electrón.

Se recomienda ir balanceando siguiendo el orden: metales, no metales, hidrógenos, oxígenos.

Coeficiente estequiométrico

 

Es el coeficiente de una especie química que le corresponde en una ecuación química dada. En el ejemplo anterior:

El coeficiente del metano es 1, el del oxígeno 2, el del dióxido de carbono 1 y el del agua 2. Los coeficientes estequiométricos son en principio números enteros, aunque para ajustar ciertas reacciones alguna vez se emplean números fraccionarios. Es el número de moles de cada sustancia.

Cuando el coeficiente estequiométrico es igual a 1, no se escribe. Por eso, en el ejemplo CH₄ y CO₂ no llevan ningún coeficiente delante.

Actividad

Después de leer con detenimiento la información anterior realiza las siguientes actividades:

1. Halla las palabras relacionadas con la temática tratada en la sopa de letras y definelas.


Ecuaciones Quimicas

 2. Elabora un mapa conceptual con los términos encontrados en la sopa de letras.

3. Has clic en prueba, resuelvela y escribela en tu cuaderno.

 prueba 

Taller 2

Tema: Estructura de la ecuación Química

Una reacción química se puede representar mediante una ECUACIÓN QUÍMICA, que es una igualdad en la que en el primer miembro figuran los símbolos y/o fórmulas de los reactivos y en el segundo miembro, los de los productos.

Una ecuación química es por  tanto, la representación cualitativa de una reacción.

Por ejemplo en el proceso de oxidación de los objetos de Hierro (Fe) éste reacciona con el Oxígeno del aire (O₂),  para transformarse en óxido férrico (Fe₂O₃). El cambio que ocurre en el Hierro es la reacción química, la cual se representa mediante una ecuación Química.

Pasos:

1. Identifica las formulas Químicas de las sustancias químicas que participan en la reacción

Hierro (Fe)

Oxígeno (O₂)

Óxido férrico (Fe₂O₃)

2. Identifica cuales son los reactivos y cuales los productos

Reactivos                                         Productos

Hierro (Fe)         Oxígeno (O₂)                   Óxido férrico (Fe₂O₃)

3. Escribe las formulas químicas de los reactivos a la izquierda separados por el signo mas y las formulas químicas de los productos a la derecha separados por el signo mas. Los reactivos y productos deben estar separados por una flecha en sentido izquierda- derecha.

4. A cada sustancia debe indicársele el estado de la materia en la cual se encuentra al momento de realizarse la reacción química.

(g): gaseoso

(l): liquido

(s): solido

(ac): acuoso y disuelto en agua

5. Realice el balanceo de la ecuación por aproximación sucesiva, para cumplir la ley de la conservacion de la materia y la energía

Actividad

Expresa las siguientes reacciones químicas en forma de ecuaciones químicas

a) Cuando el Carbonato de Calcio reacciona con el ácido Clorhídrico, en el estómago, se descompone produciendo Óxido Carbónico, Cloruro de Calcio y agua.

b) La combustión del gas propano o de cocina implican la reacción entre el propano  (Gaseoso) y el oxígeno del aire por acción del calor para producir Óxido Carbónico (gaseoso), agua líquida y calor.

c) La formación de la lluvia ácida implica la reacción del Óxido Sulfúrico con el agua para producir Ácido Sulfúrico.

d) Cuando se mezcla una  solución de Cloruro de Sodio acuoso con otra de Nitrato de Plata acuoso, se origina un precipitado   de Cloruro de Plata sólido y una solución acuosa de Nitrato de Sodio.

e) La descomposición térmica del mármol (Clorato de Potasio) en presencia de dióxido de Manganeso como catalizador, produce Cloruro de Potasio Sólido y Oxígeno gaseoso.

f) El Carbonato de Calcio sólido al calentarse, se descompone mediante una reacción reversible para producir gas carbónico y óxido de Calcio sólido.

TALLER 3

TEMA: BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS

Una ecuación química debe ajustarse también de manera cuantitativa, relacionando las cantidades de sustancias que toman parte de la reacción; para ello es necesario igualar o balancear la ecuación en ambos miembros. La ecuación se encuentra igualada cuando cumple dos leyes o principios químicos.

a) «Ley de la conservación de la materia de Lavoisier» «La cantidad en gramos de reactivos que inician una reacción debe ser igual a la cantidad en gramos de productos que se obtienen»

b) «Ley de las proporciones definidas o ley de la composición definida de Proust» «Un compuesto dado siempre contiene los mismos elementos en la misma proporción de masa» Estas proporciones fijas vienen representadas en la ecuación química mediante unos números llamados coeficientes estequiométricos.

Para que las ecuaciones estén equilibradas o balanceadas todos los elementos componentes de reactivos deben aparecer en igual cantidad en los productos. Para que cumplan con la «Ley de la Conservación de la Materia» Existen varios métodos para balancear ecuaciones; uno de los más sencillos es el método de aproximación sucesiva, tanteo, ensayo y error, o simple inspección.

La ecuación balanceada para la oxidación del hierro es:

Para que las ecuaciones cumplan la «Ley de la conservación de la materia» la cantidad total de átomos en los reactivos deben ser igual al total de átomos en los productos. Los coeficientes nos ayudan a lograr el equilibrio entre la cantidad de reactantes y productos. Por eso para nuestra ecuación tenemos:

Reactantes                          Productos

4 Fe                                    2 Fe₂

3 O₂                                   2 O₃

Sus coeficientes estequiométricos son 4, 3, 2

Vamos a comprobar la Ley de la Conservación de la Materia

ACTIVIDAD

1. Consulta qué son las leyes ponderales, cuáles son, consulta la que hace falta y realiza un ejemplo. Anota esto en tu cuaderno.

2. comprueba el cumplimiento de «La ley de la conservación de la materia» para las siguientes reacciones:

3. Investiga en qué consiste el método de aproximación sucesiva.

4. Balancea las siguientes ecuaciones químicas por el método de aproximación sucesiva y demuestra que cumple con la ley de la conservación de la materia

TALLER 4

TEMA: Reacciones redox

Con base en el mapa conceptual que aparece al iniciar te das cuenta que todas las reacciones que se clasifican según el tipo de transformación que tiene lugar pueden clasificarse en dos grandes grupos:

No redox (Reacciones sin transferencia de electrones): Son aquellas que presentan una redistribución de los átomos, como las reacciones de doble sustitución o las de neutralización. En éstas no hay cambio en el número de oxidación.

Redox (Reacciones con transferencia de electrones): Son aquellas en las cuales hay cambio en el número de oxidación de reactivos y productos. A este grupo pertenecen las reacciones de combinación o síntesis, descomposición y los de desplazamiento o sustitución.

Las reacciones de óxido – reducción o Redox  conllevan a cambios químicos como son: La oxidación y la reducción.

OXIDACIÓN: Cambio químico en el que un átomo pierde electrones.

Ejemplo:

  

REDUCCIÓN: Cambio químico en el que un átomo gana electrones.

Ejemplo:

         

La oxidación y la reducción ocurren simultáneamente porque, la una es consecuencia de la otra. 

Agente oxidante: Es el elemento que gana electrones y por lo tanto se reduce. Produce la oxidación.

Agente reductor: Es el elemento que cede electrones y por lo tanto se oxida. Produce la reducción.

Sustancia oxidada: Es la sustancia que cedió electrones y sufre el fenómeno de la oxidación.

Sustancia reducida: Es la sustancia que gano electrones y sufre el fenómeno de la reducción.

Vamos a aplicar lo anterior para lo cual tomamos una ecuación y colocamos los números de oxidación a reactantes y productos.

Ejemplo 1

Tomemos la siguiente reacción

Coloquemos los números de oxidación correspondientes

Observa bien los números de oxidación en reactivos y productos. Como te das cuenta no hay cambio en dicho número lo que indica que la reacción es una reacción sin transferencia de electrones. NO REDOX.

Ejemplo 2

Tomemos la siguiente reacción

Coloquemos los números de oxidación correspondientes

Como te das cuenta los números de oxidación cambian, lo que indica que hay transferencia de electrones y sería una reacción REDOX o de ÓXIDO – REDUCCIÓN.

ACTIVIDAD

1. Tomando como base lo anterior, coloca los números de oxidación en reactivos y productos que conforman las siguientes reacciones y clasifícalas en redox y no redox.

2. Coloca los números de oxidación de reactivos y Productos que conforman las siguientes ecuaciones y completa las tablas que aparecen a continuación pero solo con base en los elementos que tuvieron cambio número de oxidación.

Para las sustancias oxidadas

Reacción	Elementos que tuvieron cambio	Estado de oxidación inicial	Estado de oxidación final	No de e- ganados	No de e- perdidos
a
b
c
d

Para las sustancias reducidas

Reacción	Elementos que tuvieron cambio	Estado de oxidación inicial	Estado de oxidación final	No de e- ganados	No de e- perdidos
a
b
c
d

Reacción	Sustancia oxidada	Sustancia reducida	Agente oxidante	Agente reductor
a
b
c
d