Ecuaciones Químicas

Habilidades para Desarrollar

• Escribir e interpretar ecuaciones químicas

Las ecuaciones químicas son una manera de mostrar lo que sucede en una reacción química. Una ecuación química se ve así:

\[A \rightarrow B\]

En este caso, A representa un reactivo o reactivo, y B representa un producto. Por lo general, un elemento no se convierte en otro elemento, por lo que A y B podrían representar diferentes moléculas que son demasiado complicadas para simplemente escribir las fórmulas. También puede haber múltiples reactivos y productos, como este:

\[A + B \rightarrow C + D\]

En esta clase, estudiaremos principalmente reacciones de moléculas simples, por lo que usaremos sus fórmulas en ecuaciones, así:

\[Cl_{2} + Mg \rightarrow MgCl_{2}\]

A menudo, podríamos querer mostrar el estado de los reactivos y productos, así podemos usar (g, l, s, o aq) para mostrar si es un gas, líquido, sólido, o en una solución acuosa (las soluciones en agua se llaman soluciones acuosas). Para el ejemplo anterior, esto se convierte, suponiendo que hagamos la reacción en seco

\[Cl_{2}(g) + Mg(s) \rightarrow MgCl_{2}(s)\]

Observe que los números que muestran cuántos átomos de cada elemento hay en la fórmula van después del elemento, como un subíndice _{como este}. Cuando escribimos ecuaciones químicas, generalmente queremos que sean ecuaciones equilibradas, lo que significa que tienen el mismo número de cada tipo de partícula a cada lado de la ecuación. Aquí hay un ejemplo de una ecuación desequilibrada:

\[Br_{2}(l) + Na(s) \rightarrow NaBr(s)\]

En este ejemplo, hay 2 átomos de bromo a la izquierda, y sólo 1 a la derecha. Siempre tenemos que equilibrar el número de cada tipo de núcleo en cada lado, así:

\[Br_{2}(l) + 2Na(s) \rightarrow 2NaBr(s)$$OR like this:$$\frac{1}{2}Br_{2}(l) + Na(s) \rightarrow NaBr(s)\]

Observe que hemos puesto el número de átomos de sodio necesarios para la reacción frente al símbolo para el sodio, y no en un _subíndice después del símbolo. Esto se llama coeficiente, y es diferente porque nos dice cuántos de una molécula necesitamos, no cuántos átomos hay en la molécula, así:

\[2H_{2}(g) + O_{2}(g) \rightarrow 2H_{2}O(l)\]

También tenemos que equilibrar el número de electrones en cada lado. La forma más fácil de hacerlo suele ser asegurarse de que los cargos de ambos lados sumen al mismo número. Por ejemplo, aquí hay una ecuación que no está equilibrada para los electrones, aunque esté equilibrada para los núcleos:

\[Mg(s) + Ag^{+}(aq) \rightarrow Mg^{2+}(aq) + Ag(s)\]

Para equilibrar esta ecuación tenemos que hacer balancear tanto las cargas como los núcleos, así:

\[Mg(s) + 2Ag^{+}(aq) \rightarrow Mg^{2+}(aq) + 2Ag(s)\]

Las ecuaciones necesitan representar lo que realmente sucede en una reacción

Esto significa que el número de cada tipo de partícula debe ser el mismo en ambos lados de la ecuación, porque las partículas (núcleos o electrones) no pueden aparecer ni desaparecer (excepto en circunstancias especiales, a las que llamamos química nuclear, así que no te preocupes por eso ahora mismo). Es por ello que las ecuaciones necesitan ser equilibradas.

Lo segundo importante es que las fórmulas en la ecuación necesitan coincidir con las moléculas reales que se utilizan o producen en la reacción. Entonces, si te dan las fórmulas, y las cambias en lugar de cambiar los coeficientes cuando equilibras las ecuaciones, ¡la ecuación y la reacción que representa ha cambiado! No se puede hacer esto. Por otro lado, si estás intentando escribir una ecuación química pero no estás seguro de cuáles son las fórmulas, definitivamente puedes usar el equilibrio para ayudarte a decidir, y en este caso podrías cambiar las fórmulas y los coeficientes, siempre y cuando las fórmulas que uses coincidan con toda la información que tengas.

Equilibrar ecuaciones para evitar errores

Aquí hay un ejemplo de cómo equilibrar las ecuaciones puede ayudarte a evitar errores, basado en algunas respuestas incorrectas que mis alumnos dieron en un examen el año pasado. La pregunta era, ¿qué reacción ocurre entre los iones de calcio y el ácido carbónico en el océano (una solución de agua)? Para responder a esto, tenemos que traducirlo en fórmulas. Iones calcio: se trata de un metal alcalinotérreo, por lo que Ca ²⁺. El ácido carbónico es H ₂ CO ₃. El ácido carbónico se disociará un poco, haciendo algo de ion hidrógeno (H ⁺), algo de ion bicarbonato (HCO ₃ ^—) y algo de ion carbonato (CO ₃ ^2—). El carbonato de calcio es insoluble, por lo que formará un material sólido, iónico. Podrías escribir la reacción así:

\[Ca^{2+}(aq) + H_{2}CO_{3}(aq) \rightarrow CaCO_{3}(s) + 2H^{+}(aq)\]

Esta ecuación está equilibrada. ¿Y si lo escribiste así?

\[Ca^{2+}(aq) +H_{2}CO_{3}(aq) \rightarrow CaCO_{3}(s)+ H_{2}(aq)\]

Ahora no está balanceada, porque la carga en el lado izquierdo es 2+ y la carga en el lado derecho es 0. Esto quiere decir que hay 2 electrones más a la derecha que a la izquierda, ¡lo cual es un problema! No pueden venir de la nada, así que esta no es una ecuación completa: nos falta la fuente de los electrones. El error pudo haber sido confundir 2H ⁺ con H ₂ (¡la diferencia entre 2 antes de H y 2 después de H es importante!) , o podría haber estado confundiendo Ca ²⁺ con Ca metal. Por ejemplo, esta reacción está bien:

\[Ca(s) + H_{2}CO_{3}(aq) \rightarrow CaCO_{3}(s)+ H_{2}(aq)\]

No obstante, en el contexto de la pregunta, sería muy sorprendente tener Ca (s) en el océano, porque los metales alcalinotérreos, como los metales alcalinos, reaccionan con el agua. Así que tenemos muchos iones Ca ²⁺, Mg ²⁺ y Na ⁺ en el océano, pero no Ca, Mg o Na atómicos en el océano.

Enlaces externos

• Khan Academy: Equilibrar ecuaciones químicas (14 min)
• CrashCourse Química: Estequiometría (13 min)

Colaboradores y Atribuciones

• Emily V Eames (City College of San Francisco)