2.4: Vistas macroscópicas y microscópicas de una reacción química

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 74894

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

El tercer postulado de Dalton (opens in new window) establece que los átomos son las unidades de los cambios químicos. Lo que esto significa se puede ver en las vistas macroscópicas y microscópicas de un cambio químico en el video y figura más abajo en esta página. El video muestra que cuando se mezclan cantidades macroscópicas de mercurio y bromo a temperatura ambiente, se produce una reacción química, y se produce una nueva sustancia, bromuro de mercurio (II) (bromuro mercúrico). El bromuro de mercurio (II) es un sólido blanco, bastante diferente en apariencia a los dos elementos a partir de los cuales se formó.

La teoría submicroscópica (nanoescala o escala atómica) de un químico sobre lo que está sucediendo se muestra a continuación del video de la reacción macroscópica. Poco después de que se mezclen los dos líquidos, comienza un reordenamiento de los átomos. Los dos átomos de bromo de cada molécula de Br ₂ se separan y se combinan en su lugar con átomos de mercurio. Cuando se completa la reacción química, lo único que queda es una colección de moléculas de bromuro de mercurio (II), cada una de las cuales contiene un átomo de mercurio y dos átomos de bromo. Observe que hay tantos átomos de mercurio después de la reacción como antes de la reacción. Lo mismo se aplica a los átomos de bromo. Los átomos no fueron creados, destruidos, divididos en partes, o cambiados en otros tipos de átomos durante la reacción química.

La visión del bromuro sólido de mercurio (II) que se muestra en la parte f es nuestro primer ejemplo submicroscópico de un compuesto. Cada molécula de un compuesto está compuesta por dos (o más) tipos diferentes de átomos. Dado que estos átomos pueden reorganizarse durante una reacción química, las moléculas pueden romperse y el compuesto se puede descomponer en dos (o más) elementos diferentes.

La fórmula para un compuesto implica al menos dos símbolos químicos, uno para cada elemento, presente. En el caso del bromuro de mercurio (II) cada molécula contiene un átomo de mercurio y dos átomos de bromo, por lo que la fórmula es HGbR ₂. Tanto la parte f de la figura como la fórmula te dicen que cualquier muestra de bromuro de mercurio (II) puro contiene el doble de átomos de bromo que los átomos de mercurio. Esta relación 2:1 concuerda con el cuarto postulado de Dalton de que los átomos se combinan en la proporción de números enteros pequeños.

Aunque John Dalton originalmente usó símbolos circulares como los de la figura para representar átomos en reacciones químicas, un químico moderno usaría símbolos químicos y una ecuación química como

\[\underset{\text{Reactants}}{\ce{Hg + Br2}} \rightarrow \underset{\text{Products}}{\ce{HgBr2}} \label{1} \]

Esta ecuación puede interpretarse a escala submicroscópica en el sentido de que 1 átomo de mercurio y 1 molécula de bromo reaccionan para formar 1 molécula de bromuro de mercurio (II). También debe recordar el cambio macroscópico que se muestra en el video, en el que un líquido plateado y un líquido rojo-marrón cambian a un sólido blanco. Esta interpretación macroscópica a menudo se ve reforzada especificando los estados físicos de los reactivos y productos:

\[\text{Hg}(l) + \text{Br}_2 (l) \rightarrow \text{HgBr}_2 (s) \label{2} \]

Así, el mercurio líquido y el bromo líquido reaccionan para formar bromuro mercúrico sólido. [Si el bromo hubiera estado en forma gaseosa, Br ₂ (g) podría haber sido escrito como producto de la reacción. Ocasionalmente se puede usar (c) en lugar de (s) para indicar un sólido cristalino.] Ecuaciones químicas como\(\ref{1}\) y\(\ref{2}\) resumen una gran cantidad de información tanto a nivel macroscópico como submicroscópico, para quienes saben interpretarlas.

Descripciones macroscópicas y submicroscópicas de una reacción química.

				Racimo de una esfera negra unida a dos formas de esferas rosadas. Pocas esferas negras y esferas rosadas acopladas permanecen en mezcla.

Figura Descripciones\(\PageIndex{1}\) macroscópicas y submicroscópicas de una reacción química. A nivel macroscópico se mezcla un líquido plateado, mercurio, con un líquido rojo-marrón, bromo, y se producen cristales blancos, como se muestra en el video anterior. En el nivel submicroscópico (nanoescala), los átomos de Hg se combinan con moléculas Br ₂ para formar moléculas de HGbR ₂ empaquetadas juntas en una matriz regular. Estas imágenes están a continuación en orden secuencial.