Ley de Lavoisier

REACCIONES QUÍMICAS 4º E.S.O.
2. REACCIONES QUÍMICAS.
2.1. LEY DE LAVOSIER.
2.1.1. MASA ATÓMICA Y MOLECULAR. MOL.
La suma de las masas atómicas de los átomos que forman una molécula es la
masa molecular. Normalmente se miden en Unidad de Masa Atómica (uma).
La masa atómica del hidrógeno es de 1 uma, la masa molecular del agua es
de 18 uma y la del ácido sulfúrico es de 98 uma.
Para calcular la masa molecular basta sumar la masa atómica de los átomos
de la molécula, masa atómica que aparece en la tabla periódica, siempre
medida en uma. Veamos algunos ejemplos:
CaO
40+16=56
Óxido de Calcio.
H2O
16+1+1=18
Agua.
NaOH
23+16+1=40
Hidróxido de sodio.
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CaCO3
12+16+16+16+40=100
Trioxocarbonato (IV) de
calcio.
H2SO4
1+1+16+16+16+16+32=
98
Tetraoxosulfato (VI) de
hidrógeno
En un vaso de agua no hay una molécula, sino 6.69·1024 moléculas, y su
masa será 1.20·1026 uma. Se trata, evidentemente, de un número difícil de
manejar.
Un mol son 6.023·1023 moléculas. Un mol de agua son 6.023·1023 moléculas
de agua y un mol de amoniaco son 6.023·1023 moléculas de amoniaco. Lo útil
del mol es que la masa de un mol coincide, en gramos, con la masa
molecular, en uma. Conocida la masa molecular, sabemos la masa de un
mol.
Una molécula de agua tiene una masa de 18 uma y un mol de agua de 18 g.
Un mol de ácido sulfúrico tiene una masa de 98 g y una molécula de ácido
sulfúrico tiene una masa de 98 uma.
Conocidas dos cantidades, la masa (m), la masa molecular(M) o el número de
moles (n), se puede calcular la tercera. Además, la masa molecular se puede
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determinar a partir de su fórmula química:
m (masa en gramos)
n (moles)=
M (masa molecular)
El mol, sin embargo, no es una medida de la masa, ya que varía de un
compuesto a otro. Sirve para medir el número de moléculas presentes: la
cantidad de sustancia. Hablar de mol es una forma de hablar de moléculas.
2.1.2. CONSERVACIÓN DE LA MASA.
En una transformación química, una sustancia o
grupo de sustancias se convierte en otra u otras
sustancias. Es lo que se llama una reacción
química. Las sustancias que hay inicialmente se
llaman reactivos y las que aparecen tras la
En una reacción química, la masa
no cambia, permanece constante
reacción reciben el nombre de productos. Cuando se quema la gasolina, en
el motor de un automóvil, inicialmente se tiene oxígeno O2, presente en el
aire, e hidrocarburos C8H18, presentes en la
gasolina, son los reactivos. Tras la reacción
química se han formado dos nuevas sustancias:
dióxido de carbono CO2 y agua H2O, que son los
Antoine Laurent de Lavoisier
Padre de la química moderna
productos, que aparecen tras la reacción.
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Pero la aparición, y correspondiente desaparición, de sustancias, la
conversión de una sustancia en otra, no significa que la masa desaparezca. Al
quemar la gasolina del motor, la masa de gasolina y oxígeno que se queman
es exactamente igual a la masa de dióxido de carbono y agua que aparecen
en la combustión.
Este hecho, que la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de
las masas de los productos, se conoce como ley de conservación de la
masa o ley de Lavoisier, ya que fue Lavoisier el que la enunció por primera
vez.
2.1.3. ECUACIÓN QÍMICA.
En una reacción química unos compuestos, llamados reactivos, se combinan
y se transforman en otras sustancias químicas, llamadas productos. Para
indicarlo, se escriben las fórmulas químicas de los reactivos, con el signo de
adición entre ellas, una flecha que señala hacia la derecha, y las fórmulas
químicas de los productos, también separadas por el signo de sumar:
Reactivo1 + Reactivo2 + ...
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Productos
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La combustión del propano sería:
+
+
C3 H8
O2
CO2
H2O
Propano
Oxígeno
Dióxido de
Agua
carbono
Y para obtener cal, se produce la reacción:
+
CaCO3
CO2
Trioxocarbonato
Dióxido de
(IV) de calcio
carbono
CaO
Óxido de calcio
En las reacciones químicas, como dice la ley de conservación de la masa, la
suma de las masas de los reactivos ha de ser igual a la suma de las masas de
los productos. Esto es así porque los átomos no se destruyen durante las
reacciones químicas, es decir, debe haber los mismos átomos en los reactivos
y en los productos.
Para igualar el número de átomos en reactivos y productos, se coloca, delante
de la fórmula química, un número que indica el número de moléculas que
intervienen en la reacción. Una vez que se consigue que los átomos coincidan
en reactivos y productos, se dice que la ecuación está ajustada.
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En la combustión del propano, la ecuación sin ajustar es:
CO2 + H2O
C3H8 + O2
y ajustada:
C3H8 + 5·O2
3·CO2 + 4·H2O
En los reactivos hay ahora 3 átomos de carbono, 8 de hidrógeno y 10 átomos
de oxígeno (5·2).
En los productos hay 3 átomos de carbono (3·1), 8 de hidrógeno (4·2) y 10 de
oxígeno (3·2 + 4·1).
Duplicando, triplicando o dividiendo entre dos los números, la ecuación sigue
ajustada, ya que lo importante es que haya igual cantidad de cada clase de
átomo en los reactivos y los productos, por eso, también estaría ajustada:
2·C3H8 + 10·O2
2.1.4.
6·CO2 + 8·H2O
AJUSTE DE ECUACIONES.
Existen varios métodos para ajustar ecuaciones químicas. Se empleará el de
los coeficientes variables. Para ello, se asigna una incógnita a cada una de las
fórmulas que aparecen en la ecuación química. Por ejemplo, en la reacción
entre el trioxocarbonato(IV) de sodio y el cloruro de hidrógeno, que produce
cloruro de sodio, agua y dióxido de carbono:
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a·Na2CO3 + b·HCl
c·NaCl + d·CO2 + e·H2O
Para cada elemento se establece una ecuación, que iguala los átomo de ese
elemento en los reactivos y en los productos:
Aparece un sistema indeterminado que hay que resolver. Se resuelve por
tanteo, asignando, a una de las incógnitas, un valor. Veámoslo:
Como la ecuación es:
a·Na2CO3 + b·HCl
c·NaCl + d·CO2 + e·H2O
Podemos deducir las ecuaciones:
Elemento Reactivos Productos
Na
a·2 = c·1
C
a·1 = d·1
O
a·3 = d·2 + e·1
H
b·1 = e·2
Cl
b·1 = c·1
Aparece un sistema indeterminado que hay que resolver. Pero se resuelve por
tanteo, asignando, a una de las incógnitas, un valor. En el sistema anterior,
observamos que la incógnita b determina los valores de las incógnitas c y e.
Si se hace que b = 2 (porque e está multiplicada por dos) las ecuaciones
quedan:
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Na
a·2 = c·1
C
a·1 = d·1
O
a·3 = d·2 + e·1
H
2·1 = e·2
Cl
2·1 = c·1
Ya que b = 2. De las últimas ecuaciones se deduce que e = 1 y c = 2.
Quedará entonces:
Na
a·2 = 2·1
C
a·1 = d·1
O
a·3 = d·2 + 1·1
Y por tanto, a = 1, de la primera ecuación, y d = 1 de la segunda. Ya
conocemos todas las incógnitas y podemos escribir la ecuación ajustada:
Na2CO3H + 2·HCl
2·NaCl + CO2 + H2O
Si se hace que b = 2, resulta e = 1, c = 2, a = 1 y d = 1. La ecuación es:
Na2CO3 + 2·HCl
2·NaCl + CO2 + H2O
Ejercicio: Ajusta las siguientes ecuaciones.
1.
__ CaO + __ H2O
2.
__ NaI + __ Pb(C2H3O2)2
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__ Ca(OH)2
__ NaC2H3O2 + __ PbI2
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3.
__ H2 + __ O2
4.
__ CaCO3 + HCl
5.
__ PbO2 + __ H2SO4 + __ Pb
6.
__ Zn + __ HCl
7.
__ C4H10 + __ O2
__ CO2 + __ H2O
8.
__ CO2 + __ H2O
__ C6H12O6 + __ O2
9.
__ C6H12O6 + __ O2
__ H2O
__ CaCl2 + __ CO2 + __ H2O
__ PbSO4 + __ H2O
__ ZnCl2 + __ H2
__ CO2 + __ H2O
10.
__ Fe2O3 + __ C
11.
__ C2H6O + __ O2
12.
__ N2 + __ H2
13.
__. SiO2 + __ HF
__ SiF4 + __ H2O
14.
__ Fe2O3 + __ C
__ Fe + __ CO
15.
__ Fe2O3 + __ CO
16.
__ Fe + __ O2
__ Fe + __ CO2
__ CO2 + __ H2O
__ NH3
__ Fe + __ CO2
__ Fe2 + __.O3
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