Consejos útiles

Leccion 13

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Una ecuación química es un registro condicional de un proceso que ocurre durante una reacción química. La ley de conservación de la masa excluye la aparición de nuevos átomos y la destrucción de los viejos durante una reacción química. Por lo tanto, el número de átomos contenidos en los reactivos debe ser igual al número de átomos en los productos de una reacción química. La siguiente guía lo ayudará a comprender cómo resolver ecuaciones químicas.

Método 1 Método tradicional

  1. 1 Escriba la ecuación que necesita para equilibrar. Por ejemplo, utilizaremos la siguiente ecuación: C3H8 + O2 -> H2O + CO2Esta es una reacción de combustión de propano (C3H8) en presencia de oxígeno para formar dióxido de carbono y agua.
  2. 2 Escribe el número de átomos en cada lado de la ecuación. Presta atención al índice de cada uno de los átomos, es él quien indica su número.
    • Lado izquierdo: 3 átomos de carbono, 8 átomos de hidrógeno y 2 átomos de oxígeno.
    • Lado derecho: 1 átomo de carbono, 2 átomos de hidrógeno y 3 átomos de oxígeno.
  3. 3 Siempre ecualice los átomos de hidrógeno y oxígeno al final. Esto significa que necesita comenzar con átomos de carbono.
  4. 4 Agregue el coeficiente al átomo de carbono en el lado derecho de la ecuación para equilibrarlo con los tres átomos en el lado izquierdo. C3H8 + O2 -> H2O + 3 CO2
    • El coeficiente 3 delante del átomo de carbono en el lado derecho de la ecuación indica el número de átomos de la misma manera que el índice 3 debajo del átomo de carbohidrato en el lado izquierdo de la ecuación.
    • En la ecuación química, solo se pueden ajustar los coeficientes, mientras que los índices no se pueden cambiar en ningún caso.
  5. 5 Ahora equilibra los átomos de hidrógeno. Hay 8 átomos en el lado derecho de la ecuación, respectivamente, el mismo número de átomos de hidrógeno debe estar en el lado izquierdo. C3H8 + O2 -> 4 H2O + 3CO2
    • En el lado derecho de la ecuación, agregamos un coeficiente de 4 frente al hidrógeno, ya que ya tiene un índice de 2.
    • Por lo tanto, multiplicando el coeficiente 4 por el índice 2, obtenemos 8 átomos.
  6. 6 otros 6 átomos de oxígeno se derivan de 3CO2. (3x2 = 6 átomos de oxígeno + otros 4 = 10)
  7. 7 Al final, equilibra los átomos de oxígeno.
    • Al agregar índices frente a las moléculas de sustancias en el lado derecho de la ecuación, también cambiamos el número de átomos de oxígeno. Ahora tenemos 4 átomos de oxígeno en las moléculas de agua y 6 átomos de oxígeno en las moléculas de dióxido de carbono (dióxido de carbono). Juntos serán 10 átomos.
    • Luego, tenemos que poner el coeficiente 5 delante de la molécula de oxígeno en el lado izquierdo de la ecuación. Por lo tanto, obtenemos 10 átomos de oxígeno a cada lado de la ecuación.

C3H8 + 5 O2 -> 4H2O + 3CO2. Ahora el número de todos los átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno es el mismo en ambos lados de la ecuación. Entonces tu ecuación es equilibrada.

Ecuación química

La reacción de combustión del metano CH4 en oxígeno O2 dióxido de carbono CO2 y agua H2O. Esta reacción se puede describir. ecuación química:

Tratemos de extraer más información de la ecuación química que solo una indicación productos y reactivos reacciones La ecuación química (1) está incompleta y, por lo tanto, no proporciona información sobre cuántas moléculas de O2 gastado por 1 molécula de CH4 y cuántas moléculas de CO2 y H2O es el resultado. Pero si escribimos los coeficientes numéricos frente a las fórmulas moleculares correspondientes que indican cuántas moléculas de cada tipo están involucradas en la reacción, entonces obtenemos ecuación química completa reacciones

Para completar la preparación de la ecuación química (1), debe recordarse una regla simple: el mismo número de átomos de cada tipo debe estar presente en los lados izquierdo y derecho de la ecuación, ya que durante la reacción química no surgen átomos nuevos y los existentes no se destruyen. Esta regla se basa en la ley de conservación de la masa, que examinamos al comienzo del capítulo.

Ecualización química

Ecualización química es necesario para obtener el máximo de una ecuación química simple. Entonces, pasemos a la reacción de ecualización directa (1): una vez más, observe la ecuación química, exactamente en los átomos y moléculas en los lados derecho e izquierdo. Es fácil notar que tres tipos de átomos participan en la reacción: carbono C, hidrógeno H y oxígeno O. Calculemos y comparemos el número de átomos de cada tipo en los lados derecho e izquierdo de la ecuación química.

Comencemos con el carbono. En el lado izquierdo, un átomo de C es parte de la molécula de CH4, y en el lado derecho un átomo de C es parte de CO2. Por lo tanto, el número de átomos de carbono coincide en las partes izquierda y derecha, por lo que lo dejamos solo. Pero para mayor claridad, ponemos un coeficiente de 1 frente a las moléculas con carbono, aunque esto no es necesario:

Luego procedemos al cálculo de los átomos de hidrógeno H. En el lado izquierdo hay 4 átomos de H (en sentido cuantitativo, H4 = 4H) en la composición de la molécula CH4, y a la derecha - solo 2 átomos de H en la molécula de H2O, que es dos veces menos que en el lado izquierdo de la ecuación química (2). Vamos a llamar! Para hacer esto, coloque el coeficiente 2 delante de la molécula H2O. Ahora tendremos 4 moléculas de hidrógeno H en nuestros reactivos y productos:

Tenga en cuenta que el coeficiente 2, que escribimos frente a la molécula de agua H2O para igualar el hidrógeno H, aumenta en 2 veces todos los átomos en su composición, es decir, 2H2O es 4H y 2O. Bueno, parece estar resuelto, queda por calcular y comparar el número de átomos de oxígeno O en la ecuación química (3). Es inmediatamente evidente que en el lado izquierdo de los átomos de O hay exactamente 2 veces menos que en el derecho. Ahora usted mismo ya sabe cómo ecualizar las ecuaciones químicas, así que escriba inmediatamente el resultado final:

Como puede ver, la ecualización de las reacciones químicas no es algo tan complicado, y no es la química lo que importa aquí, sino las matemáticas. La ecuación (4) se llama ecuación completa reacción química, porque observa la ley de conservación de la masa, es decir El número de átomos de cada variedad que entran en la reacción coincide exactamente con el número de átomos de esta variedad al final de la reacción. Cada parte de esta ecuación química completa contiene 1 átomo de carbono, 4 átomos de hidrógeno y 4 átomos de oxígeno. Sin embargo, vale la pena entender un par de puntos importantes: una reacción química es una secuencia compleja de etapas intermedias separadas y, por lo tanto, no se puede interpretar la ecuación (4) en el sentido de que 1 molécula de metano debe colisionar simultáneamente con 2 moléculas de oxígeno. Los procesos que ocurren durante la formación de los productos de reacción son mucho más complicados. El segundo punto: la ecuación de reacción completa no nos dice nada sobre su mecanismo molecular, es decir, sobre la secuencia de eventos que ocurren a nivel molecular durante su curso.

Coeficientes en las ecuaciones de reacciones químicas.

Otro buen ejemplo de cómo organizar probabilidades en las ecuaciones de reacciones químicas: trinitrotolueno (TNT) C7H5N3O6 se combina vigorosamente con oxígeno para formar H2O, CO2 y N2. Escribimos la ecuación de reacción, que igualaremos:

Es más fácil elaborar una ecuación completa basada en dos moléculas TNT, ya que el lado izquierdo contiene un número impar de átomos de hidrógeno y nitrógeno, y el par está a la derecha:

  • 2C7H5N3O6 + O2 → CO2 + H2O + N2 (6)

Entonces está claro que 14 átomos de carbono, 10 átomos de hidrógeno y 6 átomos de nitrógeno deberían convertirse en 14 moléculas de dióxido de carbono, 5 moléculas de agua y 3 moléculas de nitrógeno:

Ahora ambas partes contienen el mismo número de todos los átomos excepto el oxígeno. De los 33 átomos de oxígeno en el lado derecho de la ecuación, 12 son administrados por dos moléculas iniciales de TNT, y los 21 restantes deben ser suministrados por moléculas de 10.5 O2. Por lo tanto, la ecuación química completa se verá así:

Puede multiplicar ambas partes por 2 y deshacerse de un coeficiente entero de 10.5:

Pero esto no se puede hacer, ya que todos los coeficientes de la ecuación no tienen que ser enteros. Es aún más correcto hacer una ecuación basada en una molécula TNT:

La ecuación química completa (9) contiene mucha información. En primer lugar, indica los materiales de partida: reactivostambién los productos reacciones Además, muestra que en el curso de la reacción todos los átomos de cada tipo se conservan individualmente. Si multiplicamos ambos lados de la ecuación (9) por el número de Avogadro NUn= 6.022 · 10 23, podemos afirmar que 4 moles de TNT reaccionan con 21 moles de O2 con la formación de 28 moles de CO210 moles H2O y 6 moles de N2.

Hay un chip más. Usando la tabla periódica, determinamos los pesos moleculares de todas estas sustancias:

  • C 7 H 5 N 3 O 6 = 227.13 g / mol
  • O 2 = 31.999 g / mol
  • CO 2 = 44.010 g / mol
  • H2O = 18.015 g / mol
  • N2 = 28.013 g / mol

Ahora la ecuación 9 también indicará que 4 · 227.13 g = 908.52 g de TNT requieren 21 · 31.999 g = 671.98 g de oxígeno para la reacción completa y como resultado se forman 28 · 44.010 g = 1232.3 g de CO210 · 18.015 g = 180.15 g H2O y 6 · 28.013 g = 168.08 g N2. Verifique si la ley de conservación masiva se cumple en esta reacción:

ReactivosProductos
908.52 g de TNT1232.3 g de CO 2
671,98 g de CO 2180.15 g de H2O
168,08 g N 2
Total1580,5 g1580,5 g

Pero no necesariamente las moléculas individuales deben estar involucradas en la reacción química. Por ejemplo, la reacción de piedra caliza CaCO 3 y ácido clorhídrico HCl, con la formación de una solución acuosa de cloruro de calcio CaCl 2 y dióxido de carbono CO 2:

La ecuación química (11) describe la reacción del carbonato de calcio CaCO3 (piedra caliza) y ácido clorhídrico HCl para formar una solución acuosa de cloruro de calcio CaCl2 y dióxido de carbono CO2. Esta ecuación está completa, ya que el número de átomos de cada tipo en sus partes izquierda y derecha es el mismo.

El significado de esta ecuación a nivel macroscópico (molar) es el siguiente: 1 mol o 100.09 g de CaCO3 requiere 2 moles o 72.92 g de HCl para completar la reacción, lo que resulta en 1 mol de CaCl2 (110,99 g / mol), CO2 (44.01 g / mol) y H2O (18,02 g / mol). A partir de estos datos numéricos, es fácil verificar que la ley de conservación masiva se cumpla en esta reacción.

La interpretación de la ecuación (11) a nivel microscópico (molecular) no es tan obvia, ya que el carbonato de calcio es una sal, no un compuesto molecular y, por lo tanto, la ecuación química (11) no puede entenderse en el sentido de que 1 molécula de carbonato de calcio CaCO3 reacciona con 2 moléculas de HCl. Además, la molécula de HCl en solución generalmente se disocia (descompone) en iones H + y Cl -. Por lo tanto, una descripción más precisa de lo que sucede en esta reacción a nivel molecular da la ecuación:

Aquí, entre paréntesis, se abrevia el estado físico de cada tipo de partículas (tv duro aq. - ion hidratado en una solución acuosa, g. - gas g. - líquido).

La ecuación (12) muestra que el CaCO sólido3 reacciona con dos iones H + hidratados, formando un ion positivo Ca 2+, CO2 y H2O. La ecuación (12), como otras ecuaciones químicas completas, no da una idea del mecanismo de reacción molecular y es menos conveniente para calcular la cantidad de sustancias, sin embargo, proporciona una mejor descripción de lo que está sucediendo a nivel microscópico.

Arregle el conocimiento adquirido en la preparación de ecuaciones químicas examinando independientemente un ejemplo con una solución:

Espero de la lección 13 "Elaboración de ecuaciones químicas.»Has aprendido algo nuevo por ti mismo. Si tiene alguna pregunta, escríbala en los comentarios.

Instrucciones

Para igualar una reacción química, ingrese la ecuación de reacción y haga clic en el botón Equar. La ecuación resuelta aparece en la parte superior.

  • Use caracteres en mayúscula para el carácter inicial del elemento y caracteres en minúscula para el segundo carácter. Ejemplos: Fe, Au, Co, Br, C, O, N, F.
  • Los cargos por iones aún no son compatibles y no se tendrán en cuenta.
  • Mueva grupos inmutables en las articulaciones para evitar la ambigüedad. Por ejemplo, C6H5C2H5 + O2 = C6H5OH + CO2 + H2O no se igualarán, pero XC2H5 + O2 = XOH + CO2 + H2O se igualarán.
  • No se requieren distancias intermedias [como (s) (aq) o (g)].
  • Puede usar paréntesis () y corchetes [].

Ejemplo de equilibrio de ecuaciones químicas

Paso 1

Compare artículos en los lados izquierdo y derecho

ArtículoLado izquierdoLado derecho
N21
H23

Paso 2

Para equilibrar la ecuación química, suma 2 al lado derecho.

ArtículoLado izquierdoLado derecho
N22
H26

Paso 3

Agregue 3 al elemento H en el lado izquierdo de la ecuación.
Ecuación: N2 + 3H2 = 2NH3

Mira el video: Pr. Bullón - Lección 13 - Una comunidad de siervos (Septiembre 2021).

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