Ecuación Química: La ecuación química, es una forma esquemática y sencilla de expresar, mediante símbolos y fórmulas, los cambios ocurridos en el transcurso de una reacción. Muestra las sustancias que reaccionan (reactivos ó reactantes) y las sustancias o productos que se obtienen. También nos indica las cantidades relativas de las sustancias que intervienen en la reacción.
Interpretación cualitativa de una ecuación química:
Para que sea posible una reacción química, es necesaria la presencia de compuestos químicos reaccionantes que darán origen a compuestos químicos resultantes o productos de la reacción.
aA + bB ----> cC + dD
Donde
a, b, c, d son los coeficientes estequiométricos
A, B, C, D son los símbolos químicos de los átomos o moléculas de compuestos presentes en la reacción.
Del lado izquierdo de la ecuación estarán ubicados los compuestos reaccionantes (reactivos) y del lado derecho de la ecuación los productos obtenidos.
Coeficientes estequiométricos: Los coeficientes estequiométricos indican la proporción de moléculas con que reaccionarán los reactivos y la proporción de moléculas que obtendremos de productos. Estos deben ser tales que la ecuación química esté balanceada, es decir, que el número de átomos de cada elemento de un lado y del otro sea el mismo. Los coeficientes generalmente son enteros positivos, y el uno se omite.
Entonces se podría decir que:
1. Cuando "a" átomos (o moléculas) de A reaccionan con "b" átomos (o moléculas) de B producen "c" átomos (o moléculas) de C, y "d" átomos (o moléculas) de D.
2. Cuando "a" moles de átomos (o moléculas) de A reaccionan con "b" moles de átomos (o moléculas) de B producen "c" moles de átomos (o moléculas) de C, y "d" moles de átomos (o moléculas) de D.
Simbología:
Existen algunos símbolos que se utilizan para expresar de la forma más exacta posible las condiciones en las cuales se da la reacción y las características de la misma.
1. Una flecha hacia la derecha (→) indica que la reacción es irreversible.
El símbolo (→) también se lee como "Produce" en la ecuación.
Las reacciones químicas irreversibles se producen cuando uno o ambos compuestos químicos reaccionantes se agotan y no es posible volver a obtener las sustancias originales, es una reacción que transcurre en un solo sentido.
2. Una flecha en ambos sentidos (↔) indica que la reacción es reversible.
Las reacciones químicas reversibles son aquellas en las que los reaccionantes dan origen a productos que a su vez se descomponen y dan lugar de nuevo a las sustancias que reaccionaron inicialmente. La reacción transcurre en ambos sentidos. Las reacciones reversibles pueden conducir a un estado de equilibrio químico.
3. Si se conoce la temperatura o la presión a la cual se produce la reacción, esta se escribe encima o debajo de la flecha.
4. Un triángulo encima de la flecha (∆ = letra delta mayúscula) indica que se requiere calor para la reacción.
5. Si la reacción se lleva a cabo en presencia de un catalizador, se puede escribir el nombre del mismo sobre o debajo de la flecha.
Un catalizador propiamente dicho es una sustancia que está presente en una reacción química en contacto físico con los reactivos, y acelera, induce o propicia dicha reacción sin actuar en la misma.
6. El estado físico de las sustancias se escribe como subíndice entre paréntesis:
(s) = Sólido (l) = Líquido (g) = Gaseoso (ac)= Acuoso
7. Una flecha hacia arriba (↑) indica que se desprende un gas.
8. Una flecha hacia abajo (↓) indica que un sólido se precipita.
Balanceo de ecuaciones químicas:
El balanceo de una ecuación química consiste en igualar el número de átomos de la misma especie que se encuentran en ambos lados de la ecuación.
Procedimiento para balancear ecuaciones químicas:
1. Revisar que la ecuación esté completa y escrita correctamente.
2. Verificar si la ecuación se encuentra ya balanceada.
3. Balancear primero los elementos metálicos y luego los no metálicos.
4. Balancear de último los átomos H y O presentes en la ecuación.
5. Usar en la medida de lo posible números enteros y los menores posibles para balancear. En algunos casos pueden utilizarse fracciones.
6. Escribir el número como coeficiente de la fórmula pertinente; cuando el coeficiente es (1) no se escribe, se sobreentiende.
7. No se deben cambiar los subíndices de las fórmulas, ni dividir la fórmula para colocar el coeficiente en medio de ella.
8. Contar el número de átomos multiplicando el coeficiente por los respectivos subíndices de las fórmulas y sumando todos los átomos de un elemento que estén de un mismo lado de la ecuación.
9. Verificar el balanceo final y reajustar, si es necesario.
Ejemplos:
- Balancear la ecuación NaOH + H2SO4 ↔ Na2SO4 + H2O
- Verificando si la ecuación está balanceada (contar el número de átomos de cada elemento del lado de los reactivos y del lado de los productos)
NaOH + H2SO4 ↔ Na2SO4 + H2O
| | Número de átomos | La ecuación no está balanceada | |
| Elementos | Reactivos | Productos | |
| Na | 1 | 2 | |
| O | 5 | 5 | |
| H | 3 | 2 | |
| S | 1 | 1 | |
| átomos de Na a la izquierda = 1 | Se multiplica el NaOH por 2 |
| átomos de Na a la derecha = 2 |
2NaOH + H2SO4 ↔ Na2SO4 + H2O
| átomos de O a la izquierda = 6 | Se multiplica el H2O por 2 |
| átomos de O a la derecha = 5 |
2NaOH + H2SO4 ↔ Na2SO4 + 2H2O
- Verificando el número de átomos
| | Número de átomos | La ecuación está balanceada | |
| Elementos | Reactivos | Productos | |
| Na | 2 | 2 | |
| O | 6 | 6 | |
| H | 4 | 4 | |
| S | 1 | 1 | |
- Balancear la ecuación NH4OH + H3PO4 ↔ (NH4)3PO4 + H2O
- Verificando si la ecuación está balanceada
| | Número de átomos | La ecuación no está balanceada | |
| Elementos | Reactivos | Productos | |
| N | 1 | 3 | |
| H | 8 | 14 | |
| O | 5 | 5 | |
| P | 1 | 1 | |
- Balanceando la ecuación
| átomos de N a la izquierda = 1 | Se multiplica el NH4OH por 3 |
| átomos de N a la derecha = 3 |
3NH4OH + H3PO4 ↔ (NH4)3PO4 + H2O
| átomos de H a la izquierda = 8 | Se multiplica el H2O por 3 |
| átomos de H a la derecha = 14 |
3NH4OH + H3PO4 ↔ (NH4)3PO4 + 3H2O
- Verificando número de átomos
| | Número de átomos | La ecuación está balanceada | |
| Elementos | Reactivos | Productos | |
| N | 3 | 3 | |
| H | 18 | 18 | |
| O | 7 | 7 | |
| P | 1 | 1 | |
- Balancear la siguiente ecuación: C2H6 + O2 ↔ CO2 + H2O
- Verificando si la ecuación está balanceada
| | Número de átomos | La ecuación no está balanceada | |
| Elementos | Reactivos | Productos | |
| C | 2 | 1 | |
| H | 6 | 2 | |
| O | 2 | 3 | |
- Balanceando la ecuación
| átomos de C a la izquierda = 2 | Se multiplica el CO2 por 2 |
| átomos de C a la derecha = 1 |
C2H6 + O2 ↔ 2CO2 + H2O
| átomos de H a la izquierda = 6 | Se multiplica el H2O por 3 |
| átomos de H a la derecha = 2 |
C2H6 + O2 ↔2CO2 + 3H2O
| átomos de O a la izquierda = 2 | Se multiplica el O2 por 7/2 |
| átomos de O a la derecha = 7 |
C2H6 + 7/2 O2 ↔2CO2 + 3H2O
- Verificando si la ecuación está balanceada
| | Número de átomos | La ecuación está balanceada | |
| Elementos | Reactivos | Productos | |
| C | 2 | 2 | |
| H | 6 | 6 | |
| O | 7 | 7 | |
Otra solución posible: 2C2H6 + 7O2 ↔ 4CO2 + 6H2O
| | Número de átomos | La ecuación está balanceada | |
| Elementos | Reactivos | Productos | |
| C | 4 | 4 | |
| H | 12 | 12 | |
| O | 14 | 14 | |
Problemas:
1) Fe2(SO4)3 + KSCN --> K3Fe(SCN)6 + K2SO4
2) (NH4)2 CO3 --> NH3 + CO2 + H2O
3) (NH4)2Cr2O7 --> Cr2O3 + N2 + H2O
4) CaSiO3 + HF --> H2SiF6 + CaF2 + H2O
5) P4O10 + Mg(OH)2 --> Mg3(PO4)2 + H2O
6) I2O5 + BrF3 --> IF5 + O2 + BrF2
Solución a los problemas
1) Fe2(SO4)3 + 12 KSCN --> 2 K3Fe(SCN)6 + 3 K2SO4
2) (NH4)2 CO3 --> 2 NH3 + CO2 + H2O
3) (NH4)2Cr2O7 --> Cr2O3 + N2 + 4 H2O
4) CaSiO3 + 8 HF --> H2SiF6 + CaF2 + 3 H2O
5) P4O10 + 6 Mg(OH)2 --> 2 Mg3(PO4)2 + 6 H2O
6) 6 I2O5 + 20 BrF3 --> 12 IF5 + 15 O2 + 10 Br2
Tipos de reacciones químicas:
Las reacciones químicas se pueden clasificar en función del tipo de transformación en las siguientes:
1. Reacciones de combinación o síntesis: Ocurre cuando se unen dos o más sustancias para formar otra sustancia, cuyas moléculas son el resultado de una reagrupación de átomos de los reactivos.
A + B → AB
Ejemplos:
Metal + Oxígeno --> Óxido Básico
No Metal + Oxígeno --> Óxido Ácido
Óxido Básico + Agua --> Hidróxido
Óxido Ácido + Agua --> Ácido terciario
La síntesis del amoniaco: N2 + 3 H2 → 2 NH3
2. Reacciones de descomposición: Ocurre cuando a partir de un compuesto se forma dos o más sustancias.
AB → A + B
Ejemplos:
Óxido Básico --> Metal + Oxígeno (gas)
Sal --> Sal + Oxígeno (gas)
Agua --> Hidrógeno (gas) + Oxígeno (gas)
La descomposición del carbonato cálcico: CaCO3 → CaO + CO2
3. Reacciones de desplazamiento o sustitución: En ellas un elemento de un compuesto es sustituido por otro que interviene en la reacción.
A + BC → B + AC
Aquí el elemento B del compuesto BC es sustituido por el elemento A.
Ejemplos:
El desplazamiento del iodo por el bromo en el ioduro de sodio: 2NaI + Br2 → 2NaBr + I2
Metal + Ácido Binario --> Sal + Agua
Metal (Alcalino) + Agua --> Hidróxido + Hidrógeno (gas)
4. Reacciones de intercambio o doble sustitución: Ocurre cuando reaccionan dos compuestos que intercambian elementos, produciéndose dos nuevos compuestos.
AB + CD → CB + AD
Ejemplos:
Óxido Básico + Ácido Binario --> Sal + Agua
Ácido Binario + Hidróxido --> Sal + Agua
Sal + Sal --> Sal + Sal
La neutralización ácido - base: HCl + NaOH → NaCl + H2O
