Si tuviéramos que decidir cuál es la ley o principio más importante en el campo de la Química no cabría ninguna duda, el principio de consevación de la masa o ley de Lavoisier. Y no por su complejidad, que no tiene ninguna, sino porque su establecimiento, a finales del siglo XVIII, marcó el nacimiento de la química moderna y el abandono de su predecesora, la alquimia. y por ello a su autor, el francés Antoine-Laurent Lavoisier ( 1743-1794) se le conoce como el padre de la química.
Se puede enunciar de distintas formas:
| La materia ni se crea ni se destruye, sólo se transforma. |
| En una reacción química la suma de la masa de los reactivos es igual a la suma de la masa de los productos. |
| En una reacción química los átomos no desaparecen, simplemente se ordenan de otra manera. |
Aunque te pueda parecer muy lógica y sensata esta idea, y que no tiene mucho mérito haber llegado a esa conclusión, Lavoisier tuvo que realizar numerosos y meticulosos experimentos para convencer a los que por entonces pensaban que al calentar un metal este ganaba masa cuando se convertía en una nueva sustancia. Lavoisier midió en un recipiente cerrado las masas del sólido y el aire antes y después de la combustión y llegó a la conclusión de quela masa que ganaba el metal era igual a la masa de aire que se perdía Ahora ya tienes claro que una reacción química consiste en la transformación de unas sustancias en otras. Por ejemplo si ponemos en contacto gas oxígeno y gas hidrógeno en las condiciones adecuadas reaccionarán para dar agua líquida. En este ejemplo el oxígeno y el hidrógeno, que son las sustancias que hay inicialmente y que van a "desaparecer" decimos que son las sustancias que reaccionan o los reactivos y el agua que es la nueva sustancia, la que "aparece", decimos que es el producto.
También sabes que los químicos utilizan símbolos para simplificar los nombres de las sustancias puras, las fórmulas químicas. De la misma manera en lugar de describir las reacciones químicas con palabras como he hecho en el ejemplo anterior lo hacen de manera simbólica en lo que se conoce comoecuación química. La ecuación química de nuestra reacción entre el oxígeno y el hidrógeno es:
H2 (g) + O2 (g) e H2O (l)
reactivos productos
que se lee "el hidrógeno gas reacciona con el oxígeno gas para daer agua líquida" .
Recuerda que las fórmulas químicas recogen información no solo sobre el tipo de átomos que forma cada sustancia pura, sino también sobre la proporción en la que se combinan los distintos tipos de átomos en cada compuesto, y sobre el número exacto de átomos que forman las moléculas en el caso de que se trate de sustancias formados por moléculas (sustancias moleculares). Así en nuestro ejemplo, donde todas las sustancias son de este tipo podemos leer: "una molécula de hidrógeno reacciona con una molécula de oxígeno para dar una molécula de agua". ¿Es ésto cierto?. No, es imposible, no se cumpliría la ley de Lavoisier.
Recuerda que las fórmulas químicas recogen información no solo sobre el tipo de átomos que forma cada sustancia pura, sino también sobre la proporción en la que se combinan los distintos tipos de átomos en cada compuesto, y sobre el número exacto de átomos que forman las moléculas en el caso de que se trate de sustancias formados por moléculas (sustancias moleculares). Así en nuestro ejemplo, donde todas las sustancias son de este tipo podemos leer: "una molécula de hidrógeno reacciona con una molécula de oxígeno para dar una molécula de agua". ¿Es ésto cierto?. No, es imposible, no se cumpliría la ley de Lavoisier.
Cada molécula de oxígeno (O2) tiene dos átomos de oxígeno (O) y cada molécula de hidrógeno (H2) tiene dos átomos de hidrógeno (H). Así que con una de cada una de estas moléculas puedo formar una molécula de agua (H2O), que contiene dos átomos de hidrogeno (H) y un átomo de oxígeno (O), pero me sobra un átomo de oxígeno. Si piensas un poco te darás cuenta que partiendo de dos moléculas de hidrógeno (H2) y una de oxígeno puedo obtener dos moléculas de agua y no sobra ningún átomo. Esto que hemos hecho es ajustar una reacción química para que se cumpla el principio de conservación de la masa. Entonces el proceso real se puede representar con la siguiente ecuación química:
ECUACIÓN QUÍMICA AJUSTADA
ECUACIÓN QUÍMICA AJUSTADA
que se lee: "2 moléculas de hidrógeno reaccionan con una molécula de oxígeno para dar dos moléculas de agua". Los números que indican la cantidad de moléculas de cada tipo que participan en la reacción se colocan delante de la correspondiente fórmula y se llaman coeficientes estequiométricos. Observa que el O2 no lleva coeficiente estequiométrico. No es que no lo tenga, pero es 1, y en ese caso no
A los químicos les interesa conocer la masa de reactivos que necesitan para obtener una cantidad de producto determinada en una reacción química, o la cantidad de producto que pueden obtener a partir de una determinada cantidad de reactivos. Los cálculos que hay que hacer para resolver estas cuestiones se llaman cálculos estequiométricos.
Para realizar los cálculos estequiométricos es necesario disponer de laecuación química ajustada de la reacción. Entonces podemos conocer la cantidad de moléculas de un producto que se puede obtener a partir de una cierta cantidad de moléculas de los reactivos. Por ejemplo con 2 moléculas de hidrógeno (H2) y 1 molécula de oxígeno (O2) se pueden obtener 2 moléculas de agua (H2O). Si sabemos la masa de cada molécula sabemos también la relación entre las masas de reactivos y productos en la reacción. Estas masas si que las conocemos. Se llaman masas moleculares, y se calculan sumando las masas de los átomos que componen las moléculas, las masas atómicas. Estas las encontrarás en cualquier tabla periódica expresada en u (unidades de masa atómica). Pero como puedes imaginar son masas muy pequeñas, del orden de los 10-24 g. Por eso los químicos han definido una nueva unidad para medir el número de partículas (átomos o moléculas), a la que han llamado mol y que se define así:
Así, la relación en moles de moléculas en nuestra reacción entre el hidrógeno y el oxígeno también viene dada por los coeficientes estequiométricos, de manera que también la podemos leer como:
" 2 moles de moléculas de hidrógeno reaccionan con 1 mol de moléculas de oxígeno para dar 2 moles de moléculas de agua"
o, sabiendo que las masas atómicas del hidrógeno y del oxígeno son:
Para realizar los cálculos estequiométricos es necesario disponer de laecuación química ajustada de la reacción. Entonces podemos conocer la cantidad de moléculas de un producto que se puede obtener a partir de una cierta cantidad de moléculas de los reactivos. Por ejemplo con 2 moléculas de hidrógeno (H2) y 1 molécula de oxígeno (O2) se pueden obtener 2 moléculas de agua (H2O). Si sabemos la masa de cada molécula sabemos también la relación entre las masas de reactivos y productos en la reacción. Estas masas si que las conocemos. Se llaman masas moleculares, y se calculan sumando las masas de los átomos que componen las moléculas, las masas atómicas. Estas las encontrarás en cualquier tabla periódica expresada en u (unidades de masa atómica). Pero como puedes imaginar son masas muy pequeñas, del orden de los 10-24 g. Por eso los químicos han definido una nueva unidad para medir el número de partículas (átomos o moléculas), a la que han llamado mol y que se define así:
| Un mol de una sustancia es una cantidad equivalente a la que representa su masa atómica en umas expresada en gramos. En un mol de una sustancia hay 6,022 . 1023 partículas (átomos, moléculas, iones...) |
Así, la relación en moles de moléculas en nuestra reacción entre el hidrógeno y el oxígeno también viene dada por los coeficientes estequiométricos, de manera que también la podemos leer como:
" 2 moles de moléculas de hidrógeno reaccionan con 1 mol de moléculas de oxígeno para dar 2 moles de moléculas de agua"
o, sabiendo que las masas atómicas del hidrógeno y del oxígeno son:
M (H) = 1 u M(O) = 16 u
podemos leer la ecuación química ajustada de la reacción como:
" 4 g de hidrógeno reaccionan con 32 g de oxígeno para dar 36 g de agua". Observa que la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos, como tenía que ser (ley de Lavoisier
A los químicos les interesa conocer la masa de reactivos que necesitan para obtener una cantidad de producto determinada en una reacción química, o la cantidad de producto que pueden obtener a partir de una determinada cantidad de reactivos. Los cálculos que hay que hacer para resolver estas cuestiones se llaman cálculos estequiométricos.
Para realizar los cálculos estequiométricos es necesario disponer de laecuación química ajustada de la reacción. Entonces podemos conocer la cantidad de moléculas de un producto que se puede obtener a partir de una cierta cantidad de moléculas de los reactivos. Por ejemplo con 2 moléculas de hidrógeno (H2) y 1 molécula de oxígeno
Para realizar los cálculos estequiométricos es necesario disponer de laecuación química ajustada de la reacción. Entonces podemos conocer la cantidad de moléculas de un producto que se puede obtener a partir de una cierta cantidad de moléculas de los reactivos. Por ejemplo con 2 moléculas de hidrógeno (H2) y 1 molécula de oxígeno
" 4 g de hidrógeno reaccionan con 32 g de oxígeno para dar 36 g de agua". Observa que la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos, como tenía que ser (ley de Lavoisier
