Ecuacion quimica

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Una ecuación química (ecuación de reacción química) es un registro condicional de una reacción química utilizando fórmulas químicas , coeficientes numéricos y símbolos matemáticos .

La ecuación de reacción química proporciona información cualitativa y cuantitativa sobre una reacción química, reactivos y productos de reacción; su compilación se basa en las leyes de la estequiometría , principalmente la ley de conservación de la masa de las sustancias en las reacciones químicas. Además de las ecuaciones, se utilizan esquemas completos y breves de reacciones químicas  , registros condicionales que dan una idea de la naturaleza de los reactivos y productos, es decir, información cualitativa sobre la reacción química.

Historia

Al principio, no existía el concepto de ecuaciones químicas, las leyes químicas básicas aún no se conocían, pero ya en el período alquímico del desarrollo de la química, comenzaron a designar los elementos químicos con símbolos.

Con el mayor desarrollo de la química, cambiaron las ideas sobre el simbolismo de los elementos químicos , la notación matemática, el uso de fórmulas químicas . Jean Beguin fue el primero en proponer el uso de ecuaciones químicas en 1615 en uno de los primeros libros de texto sobre química , Tyrocinium Chymicum ( Principios de química ) [1] .

Finales del siglo XVIII - principios del XIX - la formación de las leyes de la estequiometría . En los orígenes de estos estudios estuvo el científico alemán I. V. Richter . En sus años de estudiante, quedó muy impresionado por las palabras de su maestro, el filósofo I. Kant , de que en algunas áreas de las ciencias naturales hay tanta ciencia verdadera como matemáticas en ellas. Richter dedicó su disertación al uso de las matemáticas en la química. Al no ser esencialmente un químico, Richter introdujo las primeras ecuaciones cuantitativas de las reacciones químicas, comenzó a utilizar el término estequiometría .

Reglas de compilación

Para compilar las ecuaciones de las reacciones químicas, además de conocer las fórmulas de los reactivos y productos de reacción, es necesario elegir los coeficientes adecuados. Esto se puede hacer usando reglas simples [2] . En el lado izquierdo de la ecuación, escriba las fórmulas (fórmula) de las sustancias que han entrado en la reacción, conectándolas con un signo más. En el lado derecho de la ecuación, escriba las fórmulas (fórmula) de las sustancias formadas, también conectadas por un signo más. Entre las partes de la ecuación ponga un signo igual o una flecha. Luego encuentran los coeficientes  , los números delante de las fórmulas de las sustancias, de modo que el número de átomos de los mismos elementos en los lados izquierdo y derecho de la ecuación sea igual.

Los siguientes símbolos se utilizan para indicar diferentes tipos de reacciones [3] :

La ley de conservación de la masa establece que la cantidad de sustancia de cada elemento antes de la reacción es igual a la cantidad de sustancia de cada elemento después de la reacción. Así, los lados izquierdo y derecho de una ecuación química deben tener el mismo número de átomos de uno u otro elemento. La ecuación química debe ser eléctricamente neutra, es decir, la suma de las cargas en los lados izquierdo y derecho de la ecuación debe ser cero.

Símbolos sobre =/→/⇄/⇌ etc.

En la notación +Q significa la liberación de calor, y en la notación -Q significa la absorción de calor. Tales ecuaciones se llaman ecuaciones termoquímicas. Si +Q está al final, significa que la reacción es exotérmica, y si -Q - endotérmica.


Un registro significa que no hay reacción. Aunque puedes escribir el lado derecho de la ecuación, aún dejando el signo ≠, por ejemplo:

Probabilidades

Como regla, las ecuaciones químicas se escriben con los coeficientes enteros más pequeños. Si no hay ningún coeficiente antes de la fórmula química, se supone que es igual a uno. La verificación del balance de materia, es decir, el número de átomos en los lados izquierdo y derecho, puede ser de la siguiente manera: se coloca un coeficiente 1 antes de la fórmula química más compleja. A continuación, los coeficientes se colocan delante de las fórmulas de tal manera que el número de átomos de cada uno de los elementos en los lados izquierdo y derecho de la ecuación es igual a . Si uno de los coeficientes es fraccionario, todos los coeficientes deben multiplicarse por el número en el denominador del coeficiente fraccionario. Si el coeficiente es 1 antes de la fórmula, entonces se omite.

Una de las formas de igualar el número de átomos en una ecuación química es la selección de coeficientes.

Disposición de los coeficientes en la reacción química de la combustión del metano:

1CH 4 + O 2 CO 2 + H 2 O

El número de átomos de carbono en los lados izquierdo y derecho es el mismo. El siguiente elemento a equilibrar es el hidrógeno. Hay 4 átomos de hidrógeno a la izquierda, 2 a la derecha, para igualar el número de átomos de hidrógeno, ponga un factor de 2 delante del agua, como resultado:

1CH 4 + O 2 CO 2 + 2H 2 O

La verificación de la ubicación correcta de los coeficientes en cualquier ecuación química se lleva a cabo contando la cantidad de átomos de oxígeno, si la cantidad de átomos de oxígeno es la misma en los lados izquierdo y derecho, entonces los coeficientes están colocados correctamente.

1CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O

Antes de las moléculas de CH 4 y CO 2 , se omite el coeficiente 1.

CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O

Para casos más complejos, se utiliza el método matemático de igualación de reacciones mediante la compilación de un sistema de ecuaciones algebraicas lineales y el método de García (un análogo del método matemático de Gauss).

Reacciones redox

Las reacciones redox  son reacciones químicas contraparalelas que ocurren con un cambio en los estados de oxidación de los átomos que componen los reactivos, que se realizan por la redistribución de electrones entre el átomo oxidante y el átomo reductor. Cualquier reacción redox es una unidad de dos transformaciones opuestas: oxidación y reducción, que ocurren simultáneamente y sin separación de una de la otra.

Al elaborar una ecuación para una reacción redox, es necesario determinar el agente reductor, el agente oxidante y la cantidad de electrones dados y recibidos. Como regla general, los coeficientes se seleccionan utilizando el método de balance de electrones o el método de balance de iones de electrones (a veces este último se denomina método de semirreacción ).

Escritura de ecuaciones iónicas

Las ecuaciones iónicas son ecuaciones químicas en las que los electrolitos se escriben como iones disociados. Las ecuaciones iónicas se utilizan para escribir reacciones de sustitución y reacciones de intercambio en soluciones acuosas. Ejemplo, reacción de intercambio, interacción de cloruro de calcio y nitrato de plata con la formación de un precipitado de cloruro de plata:

CaCl 2 (l) + 2AgNO 3 (l) Ca(NO 3 ) 2 (l) + 2AgCl (tv)

ecuación iónica completa:

Ca 2+ + 2Cl - + 2Ag + + 2NO 3 - Ca 2+ + 2NO 3 - + 2AgCl (sólido)

Véase también

Notas

  1. ↑ Crosland, MP El uso de diagramas como "ecuaciones" químicas en las conferencias de William Cullen y Joseph Black  //  Annals of Science : diario. - 1959. - Vol. 15 , núm. 2 . - P. 75-90 . -doi : 10.1080/ 00033795900200088 .
  2. ↑ Ecuaciones químicas / Gabrielyan O.S. Química. Octavo grado. - M. Drofa, 2013. - 288 p. (pág. 160)
  3. ↑ Edición de Internet del Libro Dorado de la IUPAC : " ecuación de reacción química ".
  4. ↑ Marshall, Hugo. Modificaciones sugeridas del signo de igualdad para uso en notación química  //  Actas de la Royal Society of Edinburgh: revista. - 1902. - vol. 24 . - P. 85-87 . -doi : 10.1017/ S0370164600007720 .

Literatura

Enlaces

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