2H2 + O2 à 2H2O
Una Reacción química es un proceso en el cual una
sustancia (o sustancias) desaparece para formar una o más sustancias nuevas.
Las ecuaciones químicas son el modo de representar a
las reacciones químicas.
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).
La estequiometría es
el cálculo entre relaciones cuantitativas entre los reactantes y productos
en el transcurso de una reacción química.
La estequiometría es una herramienta indispensable en
la química. Problemas tan diversos como, por ejemplo, la medición de la
concentración de ozono en la atmósfera, la determinación del rendimiento
potencial de oro a partir de una mina y la evaluación de diferentes procesos
para convertir el carbón en combustibles gaseosos, comprenden aspectos de estequiometría.
El primero que enunció los principios
de la estequiometría fue Jeremias Benjamin Richter (1762-1807), en 1792.
Escribió:
La estequiometría es la ciencia que
mide las proporciones cuantitativas o relaciones de masa en la que los
elementos químicos que están implicados.
Principio científico
En una reacción química se
observa una modificación de las sustancias presentes: los reactivosse
modifican para dar lugar a los productos.
A escala microscópica, la reacción
química es una modificación de los enlaces entre átomos,
por desplazamientos de electrones: unos enlaces se rompen y otros se forman, pero
los átomos implicados se conservan. Esto es lo que llamamos la Ley
de conservación de la materia, que implica las dos leyes siguientes:
1.- la conservación del número de
átomos de cada elemento químico
2.- la conservación de la carga total
Las relaciones estequiométricas entre
las cantidades de reactivos consumidos y productos formados dependen
directamente de estas leyes de conservación, y están determinadas por la
ecuación (ajustada) de la reacción.
Ajustar o balancear una reacción
¿Qué significa ajustar o balancear una
reacción? Veamos.
Una ecuación química (que no es más que
la representación escrita de una reacción química) ajustada debe reflejar lo
que pasa realmente antes de comenzar y al finalizar la reacción y, por tanto,
debe respetar las leyes de conservación del número de átomos y de la carga
total.
Para respetar estas reglas, se pone
delante de cada especie química un número llamado coeficiente
estequiométrico, que indica la proporción de cada especie involucrada (se
puede considerar como el número de moléculas o de átomos, o de iones o de
moles; es decir, la cantidad de materia que se consume o se treansforma).
Por ejemplo:
En la reacción de combustión de metano (CH4),
éste se combina con oxígeno molecular(O2) del aire para
formar dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).
La reacción sin ajustar (sólo
representando los elementos que interactúan) será:
CH4 + O2 à CO2 + H2O
Esta reacción no es correcta, porque no cumple la ley de conservación de la materia. Para el elemento hidrógeno (H), por ejemplo, hay 4 átomos en los reactivos (CH4) y sólo 2 en los productos (H2O). Se ajusta la reacción introduciendo delante de las fórmulas químicas de cada compuesto un coeficiente estequiométrico adecuado.
De esta manera, si se pone un 2 delante
del H2O:
CH4 + O2 à CO2 + 2H2O
se respeta la conservación para el carbono (C) y el hidrógeno (H), pero no para el oxígeno (O), situación que puede corregirse poniendo otro 2 delante de O2 en los reactivos:
CH4 + 2O2 à CO2 + 2H2O
y se obtiene así, finalmente, la reacción ajustada.
Ésta dice que 1 molécula
de metano (CH4) reacciona con 2 moléculas de
oxígeno molecular (O2) para dar 1 molécula de
dióxido de carbono(CO2) y 2 moléculas de agua (H2O).
Si verificamos el número de átomos veremos que en ambos lados de la ecuación
hay 1 átomo de carbono (C), 4 átomos de hidrógeno (H) y 4 átomos de oxígeno
(O). La materia (la cantidad de átomos) se ha conservado una vez terminada la
reacción química.
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