La suma de las masas atómicas de los átomos que forman una molécula es la. masa molecular. Normalmente se miden en Unidad de Masa Atómica (uma).

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1 2. REACCIONES QUÍMICAS LEY DE LAVOSIER MASA ATÓMICA Y MOLECULAR. MOL. La suma de las masas atómicas de los átomos que forman una molécula es la masa molecular. Normalmente se miden en Unidad de Masa Atómica (uma). La masa atómica del hidrógeno es de 1 uma, la masa molecular del agua es de 18 uma y la del ácido sulfúrico es de 98 uma. Para calcular la masa molecular basta sumar la masa atómica de los átomos de la molécula, masa atómica que aparece en la tabla periódica, siempre medida en uma. Veamos algunos ejemplos: CaO 40+16=56 Óxido de Calcio. H 2 O =18 Agua. NaOH =40 Hidróxido de sodio. PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 31

2 CaCO =100 Trioxocarbonato (IV) de calcio. H 2 SO 4 Tetraoxosulfato (VI) de = 98 hidrógeno En un vaso de agua no hay una molécula, sino moléculas, y su masa será uma. Se trata, evidentemente, de un número difícil de manejar. Un mol son moléculas. Un mol de agua son moléculas de agua y un mol de amoniaco son moléculas de amoniaco. Lo útil del mol es que la masa de un mol coincide, en gramos, con la masa molecular, en uma. Conocida la masa molecular, sabemos la masa de un mol. Una molécula de agua tiene una masa de 18 uma y un mol de agua de 18 g. Un mol de ácido sulfúrico tiene una masa de 98 g y una molécula de ácido sulfúrico tiene una masa de 98 uma. Conocidas dos cantidades, la masa (m), la masa molecular(m) o el número de moles (n), se puede calcular la tercera. Además, la masa molecular se puede 32 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA

3 determinar a partir de su fórmula química: n (moles)= m (masa en gramos) M (masa molecular) El mol, sin embargo, no es una medida de la masa, ya que varía de un compuesto a otro. Sirve para medir el número de moléculas presentes: la cantidad de sustancia. Hablar de mol es una forma de hablar de moléculas CONSERVACIÓN DE LA MASA. En una transformación química, una sustancia o grupo de sustancias se convierte en otra u otras sustancias. Es lo que se llama una reacción química. Las sustancias que hay inicialmente se llaman reactivos y las que aparecen tras la En una reacción química, la masa no cambia, permanece constante reacción reciben el nombre de productos. Cuando se quema la gasolina, en el motor de un automóvil, inicialmente se tiene oxígeno O 2, presente en el aire, e hidrocarburos C 8 H 18, presentes en la gasolina, son los reactivos. Tras la reacción química se han formado dos nuevas sustancias: dióxido de carbono CO 2 y agua H 2 O, que son los Antoine Laurent de Lavoisier Padre de la química moderna productos, que aparecen tras la reacción. PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 33

4 Pero la aparición, y correspondiente desaparición, de sustancias, la conversión de una sustancia en otra, no significa que la masa desaparezca. Al quemar la gasolina del motor, la masa de gasolina y oxígeno que se queman es exactamente igual a la masa de dióxido de carbono y agua que aparecen en la combustión. Este hecho, que la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos, se conoce como ley de conservación de la masa o ley de Lavoisier, ya que fue Lavoisier el que la enunció por primera vez ECUACIÓN QÍMICA. En una reacción química unos compuestos, llamados reactivos, se combinan y se transforman en otras sustancias químicas, llamadas productos. Para indicarlo, se escriben las fórmulas químicas de los reactivos, con el signo de adición entre ellas, una flecha que señala hacia la derecha, y las fórmulas químicas de los productos, también separadas por el signo de sumar: Reactivo1 + Reactivo Productos 34 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA

5 La combustión del propano sería: + + C3H8 O2 CO2 H2O Propano Oxígeno Dióxido de Agua carbono Y para obtener cal, se produce la reacción: + CaCO3 Trioxocarbonato (IV) de calcio CO2 Dióxido de carbono CaO Óxido de calcio En las reacciones químicas, como dice la ley de conservación de la masa, la suma de las masas de los reactivos ha de ser igual a la suma de las masas de los productos. Esto es así porque los átomos no se destruyen durante las reacciones químicas, es decir, debe haber los mismos átomos en los reactivos y en los productos. Para igualar el número de átomos en reactivos y productos, se coloca, delante de la fórmula química, un número que indica el número de moléculas que intervienen en la reacción. Una vez que se consigue que los átomos coincidan en reactivos y productos, se dice que la ecuación está ajustada. PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 35

6 En la combustión del propano, la ecuación sin ajustar es: C 3 H 8 + O 2 CO 2 + H 2 O y ajustada: C 3 H O 2 3 CO H 2 O En los reactivos hay ahora 3 átomos de carbono, 8 de hidrógeno y 10 átomos de oxígeno (5 2). En los productos hay 3 átomos de carbono (3 1), 8 de hidrógeno (4 2) y 10 de oxígeno ( ). Duplicando, triplicando o dividiendo entre dos los números, la ecuación sigue ajustada, ya que lo importante es que haya igual cantidad de cada clase de átomo en los reactivos y los productos, por eso, también estaría ajustada: 2 C 3 H O 2 6 CO H 2 O AJUSTE DE ECUACIONES. Existen varios métodos para ajustar ecuaciones químicas. Se empleará el de los coeficientes variables. Para ello, se asigna una incógnita a cada una de las fórmulas que aparecen en la ecuación química. Por ejemplo, en la reacción entre el trioxocarbonato(iv) de sodio y el cloruro de hidrógeno, que produce cloruro de sodio, agua y dióxido de carbono: 36 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA

7 a Na 2 CO 3 + b HCl c NaCl + d CO 2 + e H 2 O Para cada elemento se establece una ecuación, que iguala los átomo de ese elemento en los reactivos y en los productos: Aparece un sistema indeterminado que hay que resolver. Se resuelve por tanteo, asignando, a una de las incógnitas, un valor. Veámoslo: Como la ecuación es: a Na 2 CO 3 + b HCl c NaCl + d CO 2 + e H 2 O Podemos deducir las ecuaciones: Elemento Reactivos Productos Na a 2 = c 1 C a 1 = d 1 O a 3 = d 2 + e 1 H b 1 = e 2 Cl b 1 = c 1 Aparece un sistema indeterminado que hay que resolver. Pero se resuelve por tanteo, asignando, a una de las incógnitas, un valor. En el sistema anterior, observamos que la incógnita b determina los valores de las incógnitas c y e. Si se hace que b = 2 (porque e está multiplicada por dos) las ecuaciones quedan: PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 37

8 Na a 2 = c 1 C a 1 = d 1 O a 3 = d 2 + e 1 H 2 1 = e 2 Cl 2 1 = c 1 Ya que b = 2. De las últimas ecuaciones se deduce que e = 1 y c = 2. Quedará entonces: Na a 2 = 2 1 C a 1 = d 1 O a 3 = d Y por tanto, a = 1, de la primera ecuación, y d = 1 de la segunda. Ya conocemos todas las incógnitas y podemos escribir la ecuación ajustada: Na 2 CO 3 H + 2 HCl 2 NaCl + CO 2 + H 2 O Si se hace que b = 2, resulta e = 1, c = 2, a = 1 y d = 1. La ecuación es: Na 2 CO HCl 2 NaCl + CO 2 + H 2 O Ejercicio: Ajusta las siguientes ecuaciones. 1. CaO + H 2 O Ca(OH) 2 2. NaI + Pb(C 2 H 3 O 2 ) 2 NaC 2 H 3 O 2 + PbI 2 38 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA

9 3. H 2 + O 2 H 2 O 4. CaCO 3 + HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O 5. PbO 2 + H 2 SO 4 + Pb PbSO 4 + H 2 O 6. Zn + HCl ZnCl 2 + H 2 7. C 4 H 10 + O 2 CO 2 + H 2 O 8. CO 2 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + O 2 9. C 6 H 12 O 6 + O 2 CO 2 + H 2 O 10. Fe 2 O 3 + C Fe + CO C 2 H 6 O + O 2 CO 2 + H 2 O 12. N 2 + H 2 NH SiO 2 + HF SiF 4 + H 2 O 14. Fe 2 O 3 + C Fe + CO 15. Fe 2 O 3 + CO Fe + CO Fe + O 2 Fe 2 +.O 3 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 39