Ecuaciones químicas

Reacción química y ecuaciones químicas

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Una Reacción química es un proceso en el cual una sustancia (o sustancias) desaparece(n) para formar una o más sustancias nuevas.

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Las ecuaciones químicas son el modo de representar a las reacciones químicas.

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Por ejemplo el hidrógeno gas (H₂) puede reaccionar con oxígeno gas(O₂) para dar agua (H₂0). La ecuación química para esta reacción se escribe:

                                           �� - El "+" se lee como "reacciona con"

- La flecha significa "produce".

- Las fórmulas químicas a la izquierda de la flecha representan las sustancias de partida denominadas reactivos.

- A la derecha de la flecha están las formulas químicas de las sustancias producidas denominadas productos.

-Los números al lado de las formulas son los coeficientes (el coeficiente 1 se omite).

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Estequiometría de la reacción química

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Ahora estudiaremos la estequiometría, es decir la medición de los elementos.

Las transformaciones que ocurren en una reacción química se rigen por la Ley de la conservación de la masa: Los átomos no se crean ni se destruyen durante una reacción química.

Entonces, el mismo conjunto de átomos está presente antes, durante y después de la reacción. Los cambios que ocurren en una reacción química simplemente consisten en una reordenación de los átomos.

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Por lo tanto una ecuación química ha de tener el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados de la flecha. Se dice entonces que la ecuación está balanceada.

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Pasos que son necesarios para escribir una reacción ajustada:

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• Se determina cuales son los reactivos y los productos.

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2) Se escribe una ecuación no ajustada usando las fórmulas de los reactivos y de los productos.

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3) Se ajusta la reacción determinando los coeficientes que nos dan números iguales de cada tipo de átomo en cada lado de la flecha de reacción, generalmente números enteros.

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Ejemplo 1:

Consideremos la reacción de combustión del metano gaseoso (CH₄) en aire.

Paso 1:

Sabemos que en esta reacción se consume (O₂) y produce agua (H₂O) y dióxido de carbono (CO₂).

Luego:

los reactivos son CH₄ y O₂, y

los productos son H₂O y CO₂

Paso 2:

la ecuación química sin ajustar será:

Paso 3:

Ahora contamos los átomos de cada reactivo y de cada producto y los sumamos:                                                           ��

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Entonces :�una molécula de metano reacciona con dos moléculas de oxígeno para producir dos moléculas agua y una molécula de dióxido de carbono

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Reactivos

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CH₄ + O₂ ------------->

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Método algebraico

• El problema consiste en determinar las proporciones de los reactivos y los productos en una reacción química conocidos estos. Por ejemplo, se requiere determinar los coeficientes a, b, c y d en la siguiente ecuación:

a Fe S₂ + b O₂ → c Fe₂ O₃ + d SO₂

• Uno de los métodos utilizados es el denominado método algebraico que consiste en plantear un sistema de ecuaciones lineales que satisfaga las restricciones de la ecuación química.

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Para este caso sería: a Fe S2 + b O2 → c Fe2 O3 + d SO2

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b= 11 / 4

resumiendo: a= 1

b= 11 / 4

c = 2 / 4

d = 2

para que los coeficientes sean enteros hay que multiplicar todo por 4

quedando : a = 4 b = 11 c = 2 d = 8

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4 Fe S₂ + 11 O₂ → 2 Fe₂ O₃ + 8 SO₂

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Balancear las siguientes ecuaciones químicas por tanteo:�

• a) V₂O₅ + H₂ → V₂O₃ + H₂O (R:1,2,1,2)
• b) B₂O₃ + C → B₄C + CO (R:2,7,1,6)
• c) Bi + O₂ → Bi₂O₃ (R:4,3,2)
• d) Ca₂C₂ + H₂O → Ca(OH)_{2 +} C₂H₂ (R:1,2,1,1)
• e) Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + HNO₃ (R:1,1,1,2)
• f) NO₂ + H₂O → HNO₃ + NO (R: 3,1,2,1)
• g) Al₂S₃ + H₂O → Al(OH)₃ + H₂S (R :1,6,2,3 )
• h) SiCl₄ + Si → Si₂Cl₆ (R: 3,1,2 )
• i )(NH₄)₂Cr₂O₇ → N₂ + H₂O + Cr₂O₃ (R:1,1,4,1)
• j) Ca₃N₂ + H₂O → Ca(OH)₂ + NH₃ (R :1_,6,3,2 )
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Masas molares g/mol

MC₄H₁₀ =58

M O₂ = 32

M CO₂ = 44

M H₂O = 18

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Ley de Lavoisier

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Como ya se ha indicado anteriormente para realizar cálculos basados en una ecuación química es necesario que ésta esté igualada Por ejemplo la reacción de combustión de butano se representa como :

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2 C₄H_10(l) + 13 O_2(g) → 8 CO_2(g) + 10 H₂O_(l)

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Información

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2 moléculas 13 moléculas 8 moléculas 10 moléculas

2 mol 13 mol 8 mol 10 mol

116 g 416 g 352 g 180 g

532 g 532 g

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Ejercicio Calcule a masa de CO₂ que se produce al quemar 1,00 g de C₄H₁₀

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2 C₄H_10(l) + 13 O_2(g) → 8 CO_2(g) + 10 H₂O_(l)

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Procedimiento

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Masa de reactivo → cantidad de reactivo (mol) → cantidad de producto → masa de producto

1g C₄H₁₀ 1,72 x 10 ^{– 2} mol C₄H₁₀ 6,88 x 10 ^-2 mol CO₂ 3,03 g CO₂

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cantidad de CO₂ = 1,72 x 10 ^-2 mol C₄H₁₀

masa CO₂= 6,88 x 10^-2 mol CO₂

cantidad de reactivo = 1,0 g C₄H₁₀

mol C4H10

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http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/limitr15.swf

Reactivo limitante : Es el reactivo que está presente en la cantidad estequiométrica más pequeña en una mezcla de reactivos; la cantidad de producto que se puede formar está limitada por el consumo completo del reactivo limitante

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MH₂SO₄ =

98 g/ mol

- Parte del SO₂ que se introduce en la atmósfera por la combustión de compuestos que contienen azufre se convierte finalmente en ácido sulfúrico, H₂SO₄ .La reacción neta es

2 SO_{2 (g)} +O_{2 (g)} + 2 H₂O (l) → 2 H₂SO_{4 (ac)}

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¿Qué masa de H₂SO₄ se puede formar a partir de 5,0 mol de SO₂ , 2,0 mol de O₂ y una cantidad ilimitada de H₂O?

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sobra

Reactivo limitante

Cantidad de H₂SO₄ = 2mol O₂

Masa de H₂SO₄ = 4 mol H₂SO₄

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Rendimiento teórico: Se refiere a la cantidad de producto que , según los cálculos se forma cuando reacciona todo el reactivo limitante

Rendimiento real : Se refiere a la cantidad de producto que realmente se obtiene en una reacción

Porcentaje de rendimiento =

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M C₆H₁₂ = 84 g/mol

M H₂C₆H₈O₄= 146 g/mol

-El ácido adípico , H₂C₆H₈O₄ es un material empleado en la producción de nylon .

Se fabrica comercialmente por una reacción controlada entre ciclohexano, C₆H₁₂ y O₂

2 C₆H₁₂ + 5 O₂ → 2 H₂C₆H₈O₄ + 2 H₂O

• Suponga que se efectúa esta reacción partiendo de 25 g de ciclohexano, y que el ciclohexano es el reactivo limitante. Calcule el rendimiento teórico del ácido adípico

b)Si se obtiene 33,5 g de ácido atípico en la reacción, calcule el % de rendimiento de ácido atípico

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• cantidad de C₆H₁₂ = 25 g C₆H₁₂

cantidad de H₂C₆H₈O₄ = 0,3 mol C₆H₁₂

masa H₂C₆H₈O₄ = 0,3 mol H₂C₆H₈O₄

b) % rendimiento =

% = 77,1 % rendimiento

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