Ya has comprobado que en las reacciones químicas las masas inicial y final en el proceso son iguales: tanta masa se pierde de reactivos como se forma de productos. Y también que la proporción de combinación de reactivos es constante en cada reacción. Son resultados puramente experimentales, y son las dos leyes fundamentales de las reacciones químicas.
Actividad 6.1 La barbacoa
¿Pero por qué pasa eso? Para saberlo, ahora vas a ver qué sucede en las reacciones químicas a escala de partículas. Fíjate en la simulación de la reacción en la que se quema el carbón (átomos de carbono, C, que reaccionan con moléculas de oxígeno, O2, para formar moléculas de dióxido de carbono, CO2).
a) Escribe la ecuación de la reacción sin indicar estados físicos, porque ahora estamos considerando las partículas que forman cada una de las tres sustancias.
b) ¿Qué hace falta para que un átomo de carbono reaccione con una molécula de oxígeno y se forme una molécula de dióxido de carbono? Fíjate en como están unidos los átomos en reactivos y en productos.
c) Indica cuántos partículas de cada tipo reaccionan (reactivos) y se forman (productos).
Importante
Para que se produzca una reacción química, las partículas de los reactivos deben chocar (modelo de los choques), de forma que se rompen unos enlaces en los reactivos, formándose otros para dar lugar a las moléculas de los productos.
Es decir, si a escala macroscópica una reacción química es una transformación de sustancias, a escala de partículas es una reorganización de átomos que produce un cambio de las partículas que forman las sustancias.
Actividad 6.2 Con modelos moleculares
Fíjate en cómo se produce la reacción de síntesis del ácido clorhídrico. En la imagen puedes ver los modelos moleculares de H2, Cl2
y HCl (H blanco y Cl verde). En rojo se marcan los enlaces que se
rompen y en verde los que se forman cuando se produce la reacción.
También se representa la reacción con diagramas de partículas y mediante
la ecuación química que la simboliza.
a) ¿Qué hace falta para que se produzca la reacción (en rojo, los enlaces rotos, y en verde los enlaces formados).
Fíjate ahora en otra forma de representar la reacción, con dibujos de bolas en lugar de con modelos moleculares.
b) ¿Cuántas moléculas de cada tipo reaccionan y cuántas se forman?
c) Escribe la ecuación de la reacción indicando esos números de moléculas (si solamente es una molécula, no se escribe el 1, ya que la fórmula especifica que hay una).
Importante
Cuando en la ecuación química se indica el número de partículas de reactivos y de productos que intervienen, se dice que la ecuación está ajustada. Esos números de partículas se llaman coeficientes estequiométricos.
Actividad 6.3 Obteniendo HCl
Vamos a suponer que tienes un recipiente vacío en el que introduces unas cantidades determinadas de moléculas de cloro y de hidrógeno. Determina en cada caso lo que habrá en el recipiente cuando haya reaccionado todo lo que puede reaccionar, identificando en cada caso el reactivo en exceso y el reactivo limitante (si los hay)
a) 5 moléculas de Cl2 y 5 de H2.
b) 5 moléculas de Cl2 y 8 de H2.
c) 8 moléculas de Cl2 y 5 de H2.
d) 15 moléculas de Cl2 y 10 de H2.
Actividad 6.4 La formación del NO
Fíjate en la simulación siguiente, correspondiente a la síntesis del NO.
a) ¿Por qué el N2 es el reactivo en exceso?
b) Cuenta el número de átomos de N que hay antes de comenzar la reacción y después de haber terminado. ¿Es el mismo o ha variado?
c) ¿Y el de átomos de H?
d) Explica qué significa el número 2
que se escribe en la ecuación delante del NO.
Actividad 6.5 Modelos moleculares en el agua
Construye modelos moleculares de oxígeno, hidrógeno y agua para simular la formación del agua a partir de H2 y O2. Ten en cuenta que en los modelos el O es rojo y el H blanco o naranja, según la caja de modelos que utilices. Para simular los enlaces, debes unir las bolitas que representan los átomos con las varillas que tienes disponibles.
Manipula los reactivos para que se transformen en productos, y haz un
dibujo en el que se detallen los enlaces rotos y formados.
Actividad 6.6 Justificando las leyes de las reacciones químicas
Basándote en los resultados de las actividades anteriores, justifica:
a) La ley de conservación de la masa (ten en cuenta el número de átomos de cada tipo que hay en reactivos y en productos).
b) La ley de las proporciones constantes (considera el número de partículas de cada tipo que reacciona).
Importante
A escala de partículas, una reacción química consiste en una reorganización de átomos, que dejan de estar unidos de una forma y pasan a estar unidos de otra. Pero como se trata del mismo número de átomos de cada tipo, la masa total de las distintas sustancias es la misma: se conserva la masa.
Y como reacciona siempre un número determinado de partículas de cada reactivo, la masa que se combina lo hace siempre en la misma proporción.
Actividad 6.7 Ajustando ecuaciones químicas
Actividad 6.8 Ajustando todas las reacciones vistas
