apuntes de química

OBJETIVO.- Aplicar el manejo de ecuaciones químicas en la resolución de problemas de estequiometria.

ECUACIONES QUÍMICAS.-

Una ecuación química es la representación esquemática mediante fórmulas y símbolos de un cambio o reacción química.

Partes de una ecuación química

Reactivos.- Son las sustancias que reaccionan. Están colocadas antes de la flecha.
Productos.- Son las sustancias que se forman. Están colocadas después de la flecha.

La flecha separa reactivos de productos. Se lee "produce".

Un triángulo sobre la flecha significa "calor". Los reactivos deben calentarse para que la reacción se efectúe.

Coeficientes.- Son los números colocados antes de cada sustancia. Indican el número de moles que reaccionan de cada reactivo y el número de moles que se forman de cada producto.

Algunas veces, la ecuación muestra el estado físico de las sustancias que participan, indicando una letra minúscula entre paréntesis, después de cada sustancia:
(s): sólido (l): líquido (g): gas

Si la sustancia reacciona o se producen en solución se usa el símbolo (ac) que significa acuoso.

Únicamente en los productos, se pueden utilizar los siguientes símbolos:

Significa que la sustancias que se forma es un precipitado, o sea que es insoluble.

Significa que la sustancia que se produce se desprende en forma de gas.

A continuación se muestra un ejemplo señalando las partes de la ecuación:

4 Cr (s) + 3 O2 (g)

2 Cr2O3 (s)

Esta ecuación se leería así: Cuatro moles de cromo sólido reaccionan con tres moles de oxígeno gaseoso para producir, en presencia de calor, dos moles de óxido de cromo III.

Reactivos: Cromo sólido y oxígeno gaseoso.
Producto: Óxido de cromo III sólido
Coeficientes: 4, 3 y 2

Mg3N2 (s) + 6 H2O (l)

3 Mg (OH)3 (ac) + 2 NH3 (g)

Un mol de nitruro de magnesio sólido reacciona con seis moles de agua líquida y producen tres moles de hidróxido de magnesio en solución y dos moles de trihidruro de nitrógeno gaseoso.

Reactivos: Nitruro de magnesio sólido (MgN2), agua líquida (H2O)
Productos: Hidróxido de magnesio en solución [Mg (OH)2] y trihidruro de nitrógeno gaseoso (NH3 ).
Coeficientes: 1, 6, 3 y 2

Tipos de reacciones químicas
1. Reacciones de combustión.- Sustancias formadas por C, H y a veces, O, reaccionan con oxígeno y producen CO2 (bióxido de carbono) y H2O (agua).

Ejemplo:

CH4 (g) + 2 O2 (g)

CO2 (g) + 2 H2O (g)

2. Reacciones de combinación o síntesis.- Dos o más sustancias se combinan para producir un solo compuesto.

Esquema básico: 

A + B

AB

A y B pueden ser elementos o compuestos, AB representa la fórmula de un compuesto.

Ejemplo:

N2 (g) + 3 H2 (g)

2 NH3 (g)

3. Reacciones de descomposición.- Una solo compuesto, se descompone en dos o más sustancias que pueden ser elementos y/o compuestos. Esquema básico:

AB

A + B

Ejemplo:

2 KClO3 (s )		2 KCl (s) + 3 O2 (g)
	MnO2

4. Reacciones de desplazamiento sencillo.- Un elemento A reacciona con un compuesto BC, reemplazado a uno de los elementos de dicho compuesto, formando un compuesto AC y un elemento B.
Esquema básico:

A + BC

AC + B

Ejemplo:

Cu (s) + 2 AgNO2 (ac)

Cu(NO3)2 (ac) + 2 Ag (s)

Para que un elemento pueda desplazar a otro, es necesario que el elemento que va a desplazar sea más activo, de lo contrario no hay reacción. A continuación se muestra una tabla con la serie electromotriz de los metales, el hidrógeno y los halógenos.

Metales e hidrógeno	Halógenos
Li	F2
k	Cl2
Ba	Br2
Ca	I2
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Cd
Ni
Sn
Pb
H
Cu
Hg
Ag

Reacciones de doble sustitución.- Dos compuestos AB y CD intercambian sus elementos.
Esquema básico:

AB + CD

AC + BD

Ejemplos:

H2SO4 (ac) + NaCl (ac)		HCl + NaHSO4 (ac)
3 KOH (ac) + FeCl2 (ac)		3 KCl(ac) + Fe(OH)3

Balanceo de ecuaciones
Una ecuación correctamente escrita debe presentarse balanceada. La ecuación balanceada muestra en ambos miembros el mismo número de átomos de cada uno de los elementos que intervienen en la reacción.
Existen varios métodos para balancear una ecuación. En este caso se ilustra un ejemplo de un balanceo por el método de tanteo o de inspección.

Fe (s) + HCl (ac)

FeCl2 (ac) + H2 (g)

Paso 1: Poner el símbolo de cada elemento debajo de la flecha de la ecuación. Se prefiere poner al final hidrógeno y oxígenos si están presentes en la ecuación.
Paso 2: En el lado izquierdo se escribe el número de átomos de cada elementos presentes en los reactivos, y del lado derecho el de los productos.

Fe (s) + HCl (ac)		FeCl2 (ac) + H2 (g)
	1- Fe -1
	1- Cl - 2
	1- H - 2

Vemos que el Fe está balanceado, pero el cloro no. Ponemos un 2 al HAL para tener dos átomos de cloro en los reactivos. Esto también modifica el hidrógeno y también queda bien, 2 átomos de hidrógeno en cada miembro.

Fe (s) + HAL (ac)		FeCl2 (ac) + H2 (g)
	1-Fe-1
	2-Cl-2
	2-H-2