Ecuación química estequiométrica
¿Qué le ocurre a la materia cuando sufre cambios químicos? La ley de conservación de la masa dice que “los átomos no se crean ni se destruyen durante ninguna reacción química”. Por tanto, después de una reacción está presente el mismo conjunto de átomos que antes de la misma. Los cambios que se producen durante una reacción sólo implican la reordenación de los átomos. En esta sección hablaremos de la estequiometría (la “medida de los elementos”).
Como se muestra en la Figura \N(\PageIndex{1}), al aplicar una pequeña cantidad de calor a un montón de polvo de dicromato de amonio de color naranja, se produce una vigorosa reacción conocida como el volcán de dicromato de amonio. Se produce calor, luz y gas mientras se forma un gran montón de óxido de cromo (III) verde y esponjoso. Esta reacción se describe con una ecuación química, una expresión que da las identidades y cantidades de las sustancias en una reacción química.
Figura \N(\NIndiceDePágina{1}): Un volcán de dicromato de amonio: Cambio durante una reacción química. El material de partida es dicromato de amonio sólido. Una reacción química lo transforma en óxido de cromo (III) sólido, representado mostrando una parte de su estructura encadenada, gas nitrógeno y vapor de agua (además, se libera energía en forma de calor y luz). Durante la reacción, la distribución de los átomos cambia, pero el número de átomos de cada elemento no cambia. Como el número de cada tipo de átomo es el mismo en los reactivos y en los productos, la ecuación química está equilibrada. (CC BY-SA 3.0; Mikk Mihkel Vaabel vía Wikipedia). Vea el vídeo aquí: www.youtube.com/watch?v=CW4hN0dYnkM
Solución de la reacción – química
El componente mayoritario de la solución se denomina disolvente y el componente o componentes menores se denominan soluto. Si ambos componentes de una solución son el 50%, el término soluto puede asignarse a cualquiera de ellos. Cuando un material gaseoso o sólido se disuelve en un líquido, el gas o el material sólido se llama soluto. Cuando dos líquidos se disuelven el uno en el otro, el componente mayoritario se llama disolvente y el componente menor se llama soluto.
Muchas reacciones químicas se llevan a cabo en soluciones, y las soluciones también están estrechamente relacionadas con nuestra vida cotidiana. El aire que respiramos, los líquidos que bebemos y los fluidos de nuestro cuerpo son soluciones. Además, estamos rodeados de soluciones como el aire y las aguas (en ríos, lagos y océanos).
En el capítulo 1, se te presentó el concepto de mezcla, que es una sustancia compuesta por dos o más sustancias. Recuerda que las mezclas pueden ser de dos tipos: Homogéneas y Heterogéneas, donde las mezclas homogéneas se combinan tan íntimamente que se observan como una sola sustancia, aunque no lo sean. Las mezclas heterogéneas, en cambio, no son uniformes y tienen regiones de la mezcla que se ven diferentes de otras regiones de la mezcla. Las mezclas homogéneas pueden dividirse a su vez en dos clasificaciones: Coloides y Soluciones. Un coloide es una mezcla que contiene partículas con diámetros que van de 2 a 500 nm. Los coloides parecen uniformes en la naturaleza y tienen la misma composición en toda su extensión, pero son turbios u opacos. La leche es un buen ejemplo de coloide. Las soluciones verdaderas tienen el tamaño de las partículas de un ion típico o de una molécula pequeña (~0,1 a 2 nm de diámetro) y son transparentes, aunque pueden estar coloreadas. Este capítulo se centrará en las características de las soluciones verdaderas.
¿Por qué no es válida una ecuación química desequilibrada?
En química, la concentración de una solución es la cantidad de una sustancia disoluble, conocida como soluto, que se mezcla con otra sustancia, llamada disolvente. La fórmula estándar es C = m/V, donde C es la concentración, m es la masa del soluto disuelto y V es el volumen total de la disolución. Si la concentración es pequeña, encuentra la respuesta en partes por millón (ppm) para que sea más fácil de seguir. En un laboratorio, es posible que te pidan que encuentres la molaridad, o concentración molar, de la solución.
Resumen del artículoPara calcular la concentración de una solución, empieza por convertir el soluto, o la sustancia que se disuelve, en gramos. Si estás convirtiendo a partir de mililitros, es posible que tengas que buscar la densidad del soluto y luego multiplicarla por el volumen para convertirla a gramos. A continuación, convierte el disolvente en litros. Por último, divide el disolvente entre el soluto para hallar la concentración de la solución. Para saber cómo calcular la concentración de una solución en porcentaje o en partes por millón, desplázate hacia abajo.
Ecuaciones químicas desequilibradas
El transbordador espacial -y cualquier otro sistema basado en cohetes- utiliza reacciones químicas para impulsarse al espacio y maniobrar cuando se pone en órbita. Los cohetes que elevan el orbitador son de dos tipos diferentes. Los tres motores principales se alimentan mediante la reacción del hidrógeno líquido con el oxígeno líquido para generar agua. Luego están los dos cohetes impulsores sólidos, que utilizan una mezcla de combustible sólido que contiene principalmente perclorato de amonio y aluminio en polvo. La reacción química entre estas sustancias produce óxido de aluminio, agua, gas nitrógeno y cloruro de hidrógeno. Aunque los cohetes propulsores sólidos tienen una masa significativamente menor que los tanques de oxígeno e hidrógeno líquidos, proporcionan más del 80% de la sustentación necesaria para poner el transbordador en órbita, todo ello gracias a las reacciones químicas.
La química se basa en gran medida en los cambios químicos. De hecho, si no hubiera cambios químicos, la química como tal no existiría. Los cambios químicos son una parte fundamental de la química. Dado que los cambios químicos son tan importantes, no es de extrañar que la química haya desarrollado algunas formas especiales de presentarlos.