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

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1 4.3. ESTEQUIOMETRÍA 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: Fe 2 O 3 + C Fe + CO 2 La reacción que forma agua (hidrógeno y oxígeno forman agua) sería: H 2 + O 2 H 2 O PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 203

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 204 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA

3 estamos pesando todos los productos de la reacción. Si quemáramos la madera en un bote cerrado, veríamos como no cambia su masa 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: Fe 2 O 3 + C Fe + CO 2 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. 2Fe 2 O 3 + 3C 4Fe + 3CO 2 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 205

4 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 3CO 2 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 H 2 O + c CO 2 d Ca(HCO 3 ) 2 Ahora planteamos ecuaciones igualando los átomos a derecha e izquierda: Para resolver el sistema, asignamos a una de las Elemento Reactivos Productos incógnitas el valor que queramos. A cualquier incógnita. Ca a = d O a + d + 2c = 6d Si hacemos que a tome el valor 1: d = 1. H 2b = 2d c = 2. b = 1. C c = 2d 206 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA

5 CaO + H 2 O + 2 CO 2 Ca(HCO 3 ) 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 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? PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 207

6 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: NH 3 + O 2 N 2 O 5 + H 2 O 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: 2 Tubo de ensayo. Vaso de precipitados de 500 ml. Reactivos: Agua destilada. Bicarbonato sódico. Pila de petaca. Cable de cobre. 208 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA

7 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. PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 209