TEMA 4 LAS REACCIONES QUÍMICAS (unidad 5 del libro de texto) 0.- FÓRMULAS QUÍMICAS: MASAS ATÓMICAS Y MOLECULARES 1.- CAMBIOS QUÍMICOS Y FÍSICOS EN LA MATERIA 2.- CÓMO SE PRODUCE UNA REACCIÓN QUÍMICA: TEORÍA DE LAS COLISIONES. 3.- IDENTIFICACIÓN DE UNA REACCIÓN QUÍMICA 4.- REPRESENTACIÓN DE REACCIONES QUÍMICAS 5.- LA LEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS. 5.1 - Ley conservación de la masa de Lavoisier 5.2 - Ley de las proporciones definidas o ley de las proporciones constantes de Proust 6.- AJUSTE DE REACCIONES QUÍMICAS: CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS. 6.1- Ajuste de una ecuación química 6.2- Lectura de una ecuación química 6.3- Lectura de una ecuación química en unidades de masa atómica 6.4- Lectura de una ecuación química en gramos 6.5- Cálculos en las reacciones químicas 7.-LA ENERGÍA Y LA VELOCIDAD EN LAS REACCIONES 7.1-La energía en las reacciones químicas 7.2- La velocidad en las reacciones químicas 8.- LA INDUSTRIA QUÍMICA Y EL MEDIOAMBIENTE 0.- FÓRMULAS QUÍMICAS: MASAS ATÓMICAS Y MOLECULARES Recordando los tipos de agrupaciones de átomos para las sustancias puras: Se puede ver que hay agrupaciones de átomos de un mismo elemento, en forma de moléculas de un mismo elemento o de diferentes elementos y cristales iónicos. Cada átomo de cada elemento tiene un número másico que representa su masa atómica en unidades de masa atómica (u). Cuando los átomos se agrupan y forman moléculas o agregados iónicos, tendrán una masa que será la suma de las masas de cada uno de los átomos que lo forman. A esta masa se le llama “masa molecular” Ej: La masa atómica del calcio es 40, la del hidrógeno es 1 u, la del oxígeno es 16 u y la del aluminio es 27 u. La masa atómica de un átomo de Ca es 40 u La masa atómica de un átomo de H es 1 u La masa atómica de un átomo de O es 16 u La masa atómica de un átomo de Al es 27 u La masa molecular del O2 es: M O2 =2·16 = 32 u La masa molecular del H2 es: M H2 =2· 1 = 2 u La masa molecular del CaO es: M CaO = 1·40 + 1·16 = 56 u La masa molecular del CaH2 es: M CaH2 =1·40 + 2·1 = 42 u La masa molecular del AlH3 es: M AlH3 =1·27 + 3·1 = 30 u La masa molecular del Al2O3 es: M Al2O3 = 2·27 + 3·16 =102 u Sustancias 1 mol contiene… Masa de una unidad de sustancia (un átomo o una molécula) en Unidades de masa atómica (u) 23 Carbono C Metano CH4 Agua H2O Calcio Ca Dicloruro de trioxigeno O3Cl2 Selenuro de cobalto(III) Co2Se3 Sodio Na 6,022·10 átomos de C 23 6,022·10 moléculas de CH4 23 6,022·10 moléculas de H2O 23 6,022·10 átomos de Ca 23 6,022·10 moléculas de O3Cl2 23 6,022·10 moléculas de Co2Se3 23 6,022·10 átomos de Na 1 átomo de C=12 u 1 molécula de metano= 12+4x1 = 14 u 1 molécula de agua= 2x1+16 = 18 u 1 átomo de Ca=40 u 1 molécula de O3Cl2=3x16+2x35.5=119 u 1 molécula de Co2Se3=2x59+3x79 = 355 u 1 átomo de Na=39.1 u Actividad 3 del cuadernillo Ejercicio 11 de la pág 123 del libro de texto Masa de un mol de sustancia en gramos 1 mol de C= 12 g 1 mol de metano=14 g 1 mol de agua= 18 g 1 mol de Ca=40 g 1 mol de O3Cl2=119 g 1 mol de Co2Se3=355 g 1 mol de Na=39.1 g 1.- CAMBIOS QUÍMICOS Y FÍSICOS EN LA MATERIA -Son cambios o procesos físicos aquellos en los que no se altera la composición de la sustancia, es decir, en los que se mantiene su naturaleza. Por ejemplo: cambios de estado, intercambios de calor, movimientos, fuerzas… Ejemplos: En los cambios de estado no se producen nuevas sustancias, solo se modifica la forma en la que se disponen las moléculas o la velocidad con la que se mueven. En los movimientos se produce un cambio en la posición del cuerpo pero no se producen nuevas sustancias En las fuerzas o deformaciones se produce un cambio en la forma del cuerpo pero no se producen nuevas sustancias En las mezclas homogéneas (disoluciones) y las mezclas heterogéneas se produce un cambio en la ordenación de las moléculas de la disolución pero no se producen nuevas sustancias químicas. -Son cambios o procesos químicos aquellos en los que sí se altera la composición de las sustancias que intervienen en él. Estas sustancias cambian su naturaleza y se transforman en otras distintas que tienen propiedades diferentes. Por ejemplo: combustión, reducción… Ejemplos: ●En una explosión o en una combustión se forman nuevos compuestos ●En la oxidación de un metal se forman nuevos compuestos La Química rodea cada uno de los sistemas que componen la sociedad actual. Los materiales que utilizamos, las fibras con las que nos vestimos, los productos que usamos para nuestra higiene, los medicamentos que nos curan e incluso el funcionamiento interno de nuestro cuerpo o del de cualquier ser vivo, todo se basa en cambios o reacciones químicas. Ejemplos: ●Procesos digestivos: En el proceso de digestión, nuestro cuerpo transforma los alimentos en nutrientes asimilables por el organismo en un conjunto de procesos químicos indispensables para la vida ●Fotosínesis En el proceso de fotosíntesis intervienen luz, agua, dióxido de carbono y la clorofila. Es esencial para la vida. La clorofila absorbe parte de la radiación solar, de forma que se consigue la energía necesaria para formación de moléculas más complejas Realizar ejercicios 1 y 2 del cuadernillo de actividades 2.- CÓMO SE PRODUCE UNA REACCIÓN QUÍMICA: TEORÍA DE LAS COLISIONES Las reacciones químicas son cambios químicos en los que unas sustancias iniciales o reactivos se transforman en unas sustancias finales o productos de composición química diferente y, por tanto, propiedades diferentes. Al principio, antes de que empiece la reacción química, sólo habrá reactivos. Cuando la reacción química comienza, la cantidad de reactivos va disminuyendo y aparece y aumenta la cantidad de productos. Al finalizar la reacción habrá productos. Cuando se produce una reacción química deben romperse los enlaces de las sustancias reactivas para generarse nuevos enlaces en las sustancias productos. Cuando se produce una reacción química, los reactivos desaparecen y se transforman en productos, pero ¿cómo se lleva a cabo esta transformación?. Para responder a esta pregunta se recurre a la teoría de las colisiones. Para que dos o más elementos o compuestos reaccionen entre sí, deben romperse unos enlaces y formarse otros nuevos. Es decir, las partículas de los reactivos (que pueden ser átomos, moléculas o iones) deben aproximarse entre sí y chocar. Como resultado de estos choques se produce una nueva distribución de átomos, electrones y enlaces y en consecuencia se producen nuevas sustancias que son los productos de la reacción. Para que estos choques sean efectivos, es decir, que sean capaces de romper enlaces y formar enlaces y por tanto productos nuevos, los reactivos tienen que aproximarse y chocar con dos condiciones: ▪Que lo hagan con la orientación adecuada ▪Que lo hagan con la energía suficiente Si cumplen estas dos condiciones se llevará a cabo un choque llamado choque eficaz que dará lugar a formación de productos y por tanto a la existencia de reacción química. En el siguiente ejemplo, se puede ver la orientación adecuada que han de tener los compuestos reactivos para que la reacción se lleve a cabo. Se trata de la formación del yoduro de hidrógeno a partir de hidrógeno y yodo, cuya ecuación química es: H2 +I2 → 2HI Cuando se produce el choque, se rompen enlaces y se forman enlaces nuevos. Durante ese tiempo, las moléculas se encuentran en un “estado de transición” intermedio en el que se están rompiendo y formando enlaces a la vez. Este estado de distribución de enlaces complejos es menos estable que los reactivos o los productos y requiere de una energía. Esta barrera energética se conoce como Energía de activación y es por ese motivo por el que los reactivos han de llevar la energía necesaria en el momento del choque, para superar dicha barrera de energía. Formación de HCl Formación de agua Resumiendo: Visualiza el siguiente vídeo: Teoría de las colisiones (4:04 min) https://www.youtube.com/watch?v=Zcnm4tkY5wk&list=PLkHB_ptq_OekxEy4OZygn2 OaymmI9_kyi 3.- IDENTIFICACIÓN DE UNA REACCIÓN QUÍMICA Algunas reacciones químicas se producen de forma casi instantánea (explosión) y otras trascurren lentamente (pueden tardar incluso miles de años como la cristalización del diamante). Por ejemplo, las explosiones y detonaciones son tan rápidas que resulta muy difícil medir su velocidad. En muchas ocasiones cuesta percibir con exactitud si una reacción se ha producido o no. Por tanto, son necesarios algunos hechos que puedan servir como indicativos de si se ha producido la reacción química o no. Cuando se produce una reacción química, frecuentemente existe un cambio que indica que algo nuevo se está formando. Por ejemplo, puede aparecer luz, un sólido, un gas, calor… → Ej: Aparición de luz en una reacción química en el interior de las pulseras luminosas → Ej: Aparición de un sólido en una reacción química En la reacción entre el nitrato de plomo (II) y el yoduro de potasio (ambas incoloras), se obtiene un precipitado de color amarillo intenso. La reacción llevada a cabo es: 2KI (aq) + Pb(NO3)2 (aq) → 2 KNO3 (aq) + PbI2 (s) ↓ El siguiente enlace lleva a una simulación de la reacción anterior https://www.dlt.ncssm.edu/tiger/Flash/moles/DoubleDisp_ReactionPrecipitation.html → Ej: Aparición de un gas en una reacción química en los medicamentos en forma de pastillas efervescentes: Hay veces que los medicamentos vienen presentados en forma de pastillas masticables, más rígidas y otras en pastillas efervescentes, cuya finalidad es que se puedan dividir en porciones de menor tamaño para su mejor absorción. → Ej: Aparición de humo en una reacción química en la quema de combustibles fósiles El humo es una suspensión en el aire de pequeñas partículas sólidas que resultan de la combustión incompleta de un combustible. Muchas reacciones de combustión en las que aparece humo surgen por la quema de combustibles fósiles como método de obtención de energía para industria y transporte. → Ej: Aparición de energía en forma de calor: Reacción de descomposición del agua oxigenada. El agua oxigenada se descompone en oxígeno y agua de forma muy lenta a temperatura ambiente. Usando como catalizador yoduro de potasio o dióxido de manganeso, aumenta enormemente la velocidad de la reacción, desprendiéndose O2 de una manera bastante llamativa: La reacción que se lleva a cabo es: H2O2 H2O2 KI MnO2 O2 + H2O H2O2 O2 + H2O Reacción descomposición agua oxigenada con KI (1.04 min): https://www.youtube.com/watch?v=Zby8MMa-bbw&t=58s Reacción descomposición agua oxigenada con MnO2 (0.32 min) https://www.youtube.com/watch?v=QCU144CrnSM 4.- REPRESENTACIÓN DE REACCIONES QUÍMICAS Las reacciones químicas se representan mediante las ecuaciones químicas. Una ecuación química es la representación escrita y abreviada de una reacción química en la que el diagrama molecular se sustituye por la fórmula de cada uno de los compuestos: A la izquierda se escriben las fórmulas de los reactivos (sustancias reaccionantes) A la derecha se escriben las fórmulas de los productos (sustancias resultantes). Los reactivos se separan de los productos mediante una flecha. En algunas ocasiones pueden contener información sobre el estado de agregación en el que se encuentra la sustancia (s = sólido, l = líquido y g = gas). Algunos ejemplos de ecuaciones químicas, como forma de representar las reacciones químicas, son: Obtención amoníaco: H2 + N2 → NH3 Lluvia ácida: SO3 + H2O → H2SO4 NO2 + H2O → HNO3 + HNO2 Respiración celular: C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O (+ Energía) Combustión combustible fósiles (en todas se desprende energía): CH4 + O2 → CO2 + H2O (+ Energía) C2H6 + O2 → CO2 + H2O (+ Energía) Oxidación del hierro: Fe + O2 → Fe2O3 5.- LA LEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS 5.1 - LEY CONSERVACIÓN DE LA MASA DE LAVOISIER El químico francés Antoine Laurent de Lavoisier, estudió las cantidades de reactivos que reaccionaban y de productos que se obtenían, determinando la “ley de conservación de la masa”, también conocida como ley de Lavoisier. La ley de conservación de la masa afirma que en toda reacción química la masa total del sistema se mantiene constante, es decir, la suma de la masa de las sustancias reaccionantes (reactivos) es igual a la suma de la masa de las sustancias producidas (productos)”. mreactivos = mproductos La masa no cambia porque no cambia el número de átomos presentes. Los átomos no se destruyen, sino que rompen sus enlaces, se reordenan y forman enlaces nuevos. Esto significa que los átomos deben ser los mismos en los dos lados de la ecuación química, y del mismo tipo. Si en la parte de los reactivos aparecen 5 átomos de un elemento, esos cinco átomos deben aparecer en los productos. En el siguiente diagrama molecular de la combustión del metano, se puede apreciar que a ambos lados de la ecuación química hay el mismo número de átomos de cada elemento. Por lo tanto, la masa total de los reactivos es la misma que la masa total de los productos aunque los átomos estén organizados de diferente forma. 5.2 - LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS O LEY DE LAS PROPORCIONES CONSTANTES DE PROUST Esta Ley dice: “Cuando dos o más elementos se combinan para dar un mismo compuesto, lo hacen siempre en una proporción de masas definida y constante”. Esto quiere decir que: 1. Las sustancias no reaccionan entre sí en cualquier proporción. 2. La relación entre las masas que reaccionan es siempre constante. 6.- AJUSTE DE REACCIONES QUÍMICAS 6.1- AJUSTE DE UNA ECUACIÓN QUÍMICA Para cumplir con la ley de la conservación de la masa, una ecuación química debe estar ajustada o equilibrada, es decir, tiene que haber el mismo número de átomos de cada elemento a la izquierda que a la derecha de la flecha. Para ello se utilizan unos números llamados coeficientes estequiométricos, que indican el número de unidades fundamentales de la sustancia a la que acompañe (moléculas, átomos…) y la proporción en la que dicha sustancia interviene en la reacción. Coeficientes estequiométricos 4 Fe (s) + 3 O2 (g) → 2 Fe2O3 (s) Estado de agregación de las sustancias que intervienen Las ecuaciones químicas se ajustarán por tanteo. Los pasos que son necesarios para escribir una reacción ajustada: 1) Se determina cuáles son los reactivos y los productos. 2) Se escribe una ecuación no ajustada usando las fórmulas de los reactivos y de los productos. 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. 4) Si el coeficiente es 1, no se pone nada. 5) Los subíndices de las fórmulas no se modifican nunca ya que eso cambiaría la sustancia y la reacción sería otra diferente. 6) Comprobar que hay el mismo número de átomos de cada tipo en ambos lados de la reacción. 6.2- LECTURA DE UNA ECUACIÓN QUÍMICA En las sustancias simples sólidas, el coeficiente estequiométrico indica el número de átomos que intervienen. En las sustancias moleculares el coeficiente estequiométrico indica el número de moléculas que intervienen. En los cristales iónicos y covalentes el coeficiente estequiométrico se considera equivalente al número de moléculas que intervienen. La reacción anterior se leería así: 4 átomos de hierro reaccionan con 3 moléculas de oxígeno para obtener 2 moléculas de óxido de hierro (III). 4 Fe (s) + 3 O2 (g) → 2 Fe2O3 (s) 4 átomos de hierro reaccionan con 3 moléculas de oxígeno para dar 2 moléculas de óxido de hierro (III) Otros ejemplos: 2 Fe (s) + O2 (g) → 2 FeO (s) Se lee así: 2 átomos de hierro reaccionan con 1 molécula de oxígeno para dar 2 moléculas de óxido de hierro (II). 2H2+O2→2H2O Se lee así: 2 moléculas de H2 reaccionan con 1 molécula de O2 para dar 2 moléculas de H2O. Actividades 4 y 5 del cuadernillo 6.3- LECTURA DE UNA ECUACIÓN QUÍMICA EN UNIDADES DE MASA ATÓMICA: Las reacciones químicas se ajustan para poder cumplir con la ley de la conservación de la masa, de tal forma que haya el mismo número de átomos de cada elemento a un lado y a otro de la ecuación química. Así pues, la suma de las masas atómicas o moleculares de los reactivos, ha de ser igual a la suma de las masas de los productos. Teniendo en cuenta las masas atómicas y moleculares, la lectura en masa de la reacción del ejemplo sería: Matómica del Fe = 55.9 u Mmolecular del O2 = 2·16 = 32 u Mmolecular del Fe2O3 = 2·55.9 + 3·16 = 159.8 u Lectura microscópica Lectura en masa Comprobación ley de la masa 4 Fe 4 átomos de Fe 4· 55.9 = 223.6 u de Fe + reaccionan con reaccionan con 3 O2 3 moléculas de O2 3·32=96 u de O2 → para dar para dar Suma masas reactivos: 223.6 + 96= 319.6 u → 2 Fe2O3 2 moléculas de Fe2O3 2·159.8 = 319.6 u de Fe2O3 Suma masa productos= 319.6 u Importante: Las proporciones en masa, en las que reacciona el hierro con el oxígeno para la obtención de trióxido de dihierro, es siempre 223.6 u de hierro con 96 u de oxígeno para obtener 319.6 u de trióxido de dihierro. Con estas cantidades, se pueden establecer las proporciones para el cálculo de cualquier masa de cualquiera de los participantes de la reacción. Otro ejemplo: Reacción de formación del sulfuro de cobre (I) a partir de sus elementos S + 2Cu → Cu2S 1 átomo de S reacciona con 2 átomos de Cu para dar 1 molécula de Cu2S 32 u de S reaccionan con 2x63.55=127.1u de Cu para dar 159.1 u de Cu2S Suma masas reactivos: 32+127.1 = 159.1 u Suma masas productos: 159.1 u. Por tanto, se demuestra que se cumple la ley de la conservación de la masa. Importante: La proporción en masa en la que van a reaccionar los reactivos y a obtenerse los productos es la que marcan las masas de esas reacciones. Es decir, 32 u de S van a reaccionar siempre con 127.1 u de Cu para obtener 159.1 u de Cu2S Actividad 6 del cuadernillo 6.4- LECTURA DE UNA ECUACIÓN QUÍMICA EN GRAMOS: 1 gramo = 6.022 x 1023 unidades de masa atómica Conociendo la equivalencia entre unidades de masa atómica y gramos, se comprueba que la relación entre las masas de reactivos y productos es la misma, se utilice la unidad que se utilice. La relación (proporción) que existe entre las masas de Cu y de S en la reacción S + 2Cu→Cu2S es: mCu/mS = 127.1 u /32 u = 4/1, es decir, reaccionan en una proporción 4:1 Si en lugar de tomar como unidad de masa las unidades de masa atómica “u”, quisiéramos tomar como unidad de masa los gramos “g”, habría que cambiar esas “u” a “g” mediante factores de conversión: 1𝑔 Masa de Cu: 127’1 u · 6.022·1023 𝑢 = 2´11·10-22 g 1𝑔 Masa de S: 32 u ·6.022·1023 𝑢 = 5’31·10-23 g Calculando de nuevo la proporción mCu/mS , pero en gramos, sería: mCu/mS = (2´11·10-22) g / (5’31·10-23) g = 4/1, y de nuevo la proporción es 4:1. A escala macroscópica, las reacciones se llevan a cabo participando millones de átomos y de moléculas, pero las proporciones de reactivos y de productos son las mismas. Podemos establecer una forma de lectura nueva, esta vez en gramos, sin más que cambiar las unidades de masa atómica por gramos. En los dos ejemplos anteriores sería de la forma: Lectura microscópica Lectura en “u” Lectura en “g” 4 Fe 4 átomos de Fe 4· 55.9 = 223.6 u de 223.6 g + reaccionan con reaccionan con reaccionan con 3 O2 3 moléculas de O2 3·32=96 u 96 g → para dar para dar para dar 2 Fe2O3 2 moléculas de Fe2O3 2·159.8 = 319.6 u 319.6 g La lectura en gramos sería: 223.6 g de hierro, reaccionan con 96 g de oxígeno para obtener 319.6 g de óxido de hierro (III) Lectura microscópica S 1 átomo de S Lectura en “u” 32 u de S Lectura en “g” 32 g de S + reacciona con reaccionan con reaccionan con 2Cu → 2 átomos de Cu para dar 2x63.55=127.1u de Cu 2x63.55=127.1g de Cu para dar para dar Cu2S 1 molécula de Cu2S 159.1 u de Cu2S 159.1 g de Cu2S La lectura en gramos sería: 32 g de azufre reaccionan con 127.1 g de cobre y se obtienen 159.1 g de sulfuro de cobre (I) 6.5- CÁLCULOS EN LAS REACCIONES QUÍMICAS: CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS Se pueden hacer diversos cálculos a partir de reacciones químicas, teniendo en cuenta las proporciones en masa en las que reactivos y productos participan en la reacción, como por ejemplo, calcular la cantidad de un reactivo que reacciona con una cantidad determinada de otro reactivo para obtener productos o calcular la cantidad de un producto que se puede obtener a partir de ciertas cantidades de los reactivos. Para cualquier problema relacionado con las reacciones químicas, es conveniente seguir los siguientes pasos descritos a través del siguiente ejemplo: Cuando el carbonato de calcio sólido, CaCO3, reacciona con el ácido clorhídrico, HCl, diluido, se obtienen cloruro de calcio, CaCl2, soluble, agua líquida y dióxido de carbono, que se desprende en forma de gas. Calcular: a) Demostrar que se cumple la ley de la conservación de la masa. b) La cantidad de cloruro de calcio que se obtiene cuando 50 g de carbonato de calcio reaccionan con la cantidad suficiente de ácido clorhídrico. c) La cantidad de carbonato de calcio necesaria para que se formen 75 gramos de dióxido de carbono. d) La cantidad de ácido clohídrico necesaria para que reaccione con 150 g de carbonato de calcio Datos de masas atómicas en unidades de masa atómica: Ca: 40; C: 12; O: 16; H: 1; Cl: 35.5; Antes de comenzar a plantear y resolver el problema, es conveniente identificar los compuestos y calcular sus masas moleculares, para poder establecer las proporciones existentes entre reactivos y productos. Carbonato de calcio: CaCO3; Ácido clorhídrico diluido: HCl; Cloruro de calcio: CaCl2; Dióxido de carbono: CO2; Agua: H2O; M CaCO3 = 40+12+3x16 = 100 u M HCl = 1+35.5 = 36.5 u M CaCl2 = 40+2x35.5 = 111 u M CO2 = 12+2x16 = 44 u M H2O = 2x1+16 = 18 u ●Lo primero que hay que hacer es identificar los reactivos y los productos de la reacción química: Reactivos: CaCO3, HCl. Productos: CaCl2, CO2, H2O. ●A continuación, establecer la ecuación química correspondiente con esa reacción, añadiendo los estados de agregación de las sustancias, si se conocen CaCO3 (s) + HCl (ac) → CaCl2 (ac) + CO2 (g) + H2O (l) ●Ajustar la ecuación química añadiendo los coeficientes estequiométricos delante de las sustancias en las que sea necesario. CaCO3 (s) + 2 HCl (ac) → CaCl2 (ac) + CO2 (g) + H2O (l) ●Leer la reacción de todas las formas posibles: CaCO3 (s) + 2 HCl (ac) → CaCl2 (ac) 1 molécula de CaCO3 Reacciona con Reacciona con Reacciona con 2 moléculas de HCl Para dar Para dar Para dar 1 molécula de CaCl2 111 u de CaCl2 111 gramos de CaCl2 100 u de CaCO3 100 gramos de CaCO3 73 u de HCl 73 gramos de HCl + CO2 (g) + H2O (l) más 1 molécula de CO2 más 1 molécula de H2O más 44 u de CO2 más 18 u de H2O más 44 gramos de CO2 más 18 gramos de H2O Con la tabla anterior ya se pueden ver todas las proporciones que existen entre las diferentes sustancias que intervienen en la reacción para poder hacer los cálculos. a) Demostrar que se cumple la ley de la conservación de la masa. La Ley de la conservación de la masa dice: “en toda reacción química la masa total del sistema se mantiene constante, es decir, la suma de la masa de las sustancias reaccionantes (reactivos) es igual a la suma de la masa de las sustancias producidas (productos)”. mreactivos = mproductos. Si la reacción está bien ajustada, se ha de poder comprobar. Comprobación: mreactivos = 100+73 = 173 g mproductos = 111+44+18 =173 g Como la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de la masa de los productos, se cumple la ley de la conservación de la masa y además la reacción está bien ajustada. b) La cantidad de cloruro de calcio que se obtiene cuando 50 g de carbonato de calcio reaccionan con la cantidad suficiente de ácido clorhídrico. Se pide la cantidad de un producto, a partir de la masa de un reactivo, por tanto hay que fijarse en las proporciones en masa entre el CaCO3 y el CaCl2 que están en la tabla anterior: A partir de 100 g de CaCO3 se obtienen 111 g de CaCl2, y con estos datos se establece la proporción: 100 gramos de CaCO3 50 gramos de CaCO3 100 g de CaCO3 50 g de CaCO3 X= 111 gramos de CaCl2 X gramos de CaCl2 111 g de CaCl2 = 𝑋 g de CaCl2 111 g de CaCl2·50 g de CaCO3 100 g de CaCO3 = 55.5 g de CaCl2 A partir de 50 g de CaCO3 se obtienen 55.5 g de CaCl2. c) La cantidad de carbonato de calcio necesaria para que se formen 75 gramos de dióxido de carbono. Se pide masa de un reactivo para obtener una masa de un producto, por lo que de la misma manera, hay que fijarse en la lectura en masa de la reacción y establecer la proporción que guardan esos dos compuestos: 100 gramos de CaCO3 X gramos de CaCO3 100 g de CaCO3 X g de CaCO3 X= = 44 gramos de CO2 75 gramos de CO2 44 gramos de CO2 75 gramos de CO2 100 g de CaCO3·75 gramos de CO2 44 gramos de CO2 =170.5 g de CaCO3 Para obtener 75 g de CO2 son necesarios 170.5 g de CaCO3 d) Cantidad de ácido clohídrico necesaria para que reaccione con 150 g de carbonato de calcio. Pide la cantidad concreta de uno de los reactivos, para que reaccione una cantidad exacta de otro reactivo. Así pues, hay que fijarse en la proporción que existe entre esos dos reactivos: 100 gramos de CaCO3 150 gramos de CaCO3 100 g de CaCO3 150 g de CaCO3 X= = 73 gramos de HCl X gramos de HCl 73 gramos de HCl X gramos de HCl 150 g de CaCO3·73 gramos de HCl 100 gramos de CaCO3 = 109’5 g de HCl Hacen falta 109’5 g de HCL para que reaccionen 150 g de CaCO3 Actividades 7, 8, 9 y 10 del cuadernillo
