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3. Qué información nos da una ecuación química.

Curiosidad

Un mol es igual a 6,022.1023 partículas (átomos, moléculas, iones, electrones...)
El Número de Avogadro
 
 Un mol de azufre, cloruro de sodio, cobre, agua y estaño

Los hombres prehistóricos expresaban los números verbalmente y los indicaban con dedos y piedras, mucho antes de aprender a escribirlos. No tuvieron que preocuparse por los números muy grandes, pues les bastaba con contar a los miembros de su clan o a los pocos animales que poseían. A lo largo de la evolución humana nuestros antepasados tampoco han necesitado estos números en su vida cotidiana. Por eso nuestro cerebro no está diseñado para imaginar números tan grandes como el Número de Avogadro y tenemos que usar analogías para comprender la magnitud de estos.

Para que te hagas una idea de lo grande que es el Número de Avogadro, imagínate que te pones a contar tornillos y que cuentas 1 tornillo cada segundo. Si haces cálculos, verás que necesitas 17 minutos para contar 1000 tornillos; 12 días para contar un millón de tornillos; 32000 años para contar un billón de tornillos; y cerca de 32000 millones (más del doble de la edad del Universo) para contar un trillón de tornillos. 

Suponte ahora que nos ponemos a contar tornillos los 7000 millones de habitantes de la tierra, a razón de 1 tornillo por segundo; tardaríamos más de 2,7 millones de años en contar 6,022.1023 tornillos.

El Número de Avogadro ( seiscientos dos mil doscientos trillones) es un número tan grande que es difícil imaginarse su magnitud incluso con analogías.

RECUERDA

Ya sabes que en un mol de una sustancia hay 6,022.1023 partículas (átomos, moléculas,..) de esa sustancia. A ese número tan grande se le llama Número de Avogadro (NA). 

Además, la masa de todos esas partículas coincide con la masa atómica (si la sustancia es un elemento) o la masa molecular (si es un \compuesto). 

Cuando hablamos de moles de un elemento hay que especificar si nos estamos refiriendo a mol de átomos o a un mol de moléculas del mismo.


Expresión  Significado  Masa
 1 mol O Un mol de átomos de oxígeno  16 g
1 mol O2

Un mol de moléculas de oxígeno 

 32 g
Un mol de oxígeno molecular

Una ecuación química nos proporciona información a un nivel que podemos observar y/o medir, ya que nos da información sobre la transformación que tiene lugar y sobre la relación entre moles, gramos, volúmenes de las sustancias que intervienen en la reacción; y a un nivel molecular, que no podemos observar, ya que nos indica la relación entre el número de átomos y moléculas de dichas sustancias. 

Vamos a verlo con un ejemplo. Supongamos la siguiente ecuación química:

 SO2(g) + 2 H2S(g) → 3 S(g) + 2 H2O(g)

INFORMACIÓN A NIVEL MOLECULAR 

  • Relación entre número de átomos y/o moléculas.
  • A nivel molecular (no observable) nos indica la proporción entre el número de átomos y moléculas: Por cada molécula de SO2 reaccionan 2 moléculas de H2S y se forman 3 átomos de S y dos moléculas de H2O.  
SO2(g)
 +
 2H2S(g)
 →
 3 S(g)
 +
 2 H2O(g)
 1 molécula    2 moléculas    3 átomos    2 moléculas

INFORMACIÓN A NIVEL OBSERVABLE

A un nivel observable nos proporciona la siguiente información:

  • Transformación que tiene lugar: "El dióxido de azufre se combina con el sulfuro de hidrógeno y se obtiene azufre atómico y agua"
  • Relación entre moles: Si por cada molécula de SO2 reaccionan 2 moléculas de H2S y se obtienen 3 átomos de S y 2 moléculas de H2O, cuando reaccionen NA moléculas de SO2, lo harán con 2NA moléculas de H2S, y se formarán 3NA átomos de S y 2NA moléculas de H2O. Luego 1 mol de SO2 reacciona con 2 mol de H2S para dar 3 mol de S y 2 mol de H2O.
SO2(g)
 +
 2 H2S(g)
 →
 3 S(g)
 +
 2 H2O(g)
 1 molécula    2 moléculas    3 átomos    2 moléculas
 NA moléculas    2NA moléculas    3NA átomos    2NA moléculas
 1 mol    2 mol    3 mol    2 mol

  • Relación entre masas: Sabemos que la masa de un mol de cualquier sustancia es igual a su masa atómica o molecular expresada en gramos, por tanto, la ecuación química también nos da información sobre la relación entre las masas de las sustancias que intervienen en la misma. Si tenemos en cuenta que las masas atómicas del H, O y S, son, respectivamente, 1 u, 16 u y 32 u, la masa de 1 mol de SO2 es igual a 64 g (32+2x16); la de 1 mol de H2S es igual a 34 g (2x1+32); la de 1 mol de S es igual a 32 g; y la de 1 mol de H2O es igual a 18 g (2x1+16).
SO2(g)
 +
 2 H2S(g)
 →
 3 S(g)
 +
 2 H2O(g)
 1 mol    2 mol    3 mol    2 mol
 64 g    2x34 g    3x32 g    2x18 g
 64 g   68 g    96 g    36 g

La ecuación química anterior nos permite realizar, por ejemplo, las siguientes afirmaciones: 

  • Para que se obtengan 3 átomos de azufre se necesitan dos moléculas de sulfuro de hidrógeno.
  • Se producen dos moles de agua por cada mol de dióxido de azufre que se consumen.
  • Por cada mol de dióxido de azufre consumido se consumen dos moles de sulfuro de hidrógeno.
  • Por cada 96 g de azufre se obtendrán también 36 g de agua.
  • Para obtener 36 g de agua tenemos que partir de un mol de dióxido de azufre y de dos moles de sulfuro de hidrógeno

A continuación puedes observar la reacción entre el nitrato de plomo y el ioduro de potasio:

Recuerda

Una ecuación química nos da información de la relación entre átomos y/o moléculas, de la relación entre moles, y de la relación entre las masas de las sustancias que intervienen en la misma. 

 2H2(g) +
  O2(g)  → 2 H2O(g)
 2 moléculas    1 molécula    2 moléculas
 2 mol    1 mol    2 mol
 2 x 2 g    1 x 32 g    2 x 18 g
 4 g    32 g    36 g

AV - Actividad de Espacios en Blanco

Rellena los espacios en blanco en las afirmaciones relacionadas con la siguiente ecuación química: \n

CO(g) + 2 H2(g) → CH3OH(g) 

Masas atómicas: C = 12 u ; O = 16 u ; H = 1 u. 

    • Para obtener una molécula de metanol tiene que reaccionar una de monóxido de carbono con moléculas de hidrógeno.

    • Para que reaccionen moléculas de monóxido de carbono se necesitan 20 moléculas de .

    • A partir de 4 gramos de hidrógeno se podrán obtener gramos de .

    • Para que reaccionen 4NA moléculas de hidrógeno se necesitan NA moléculas de monóxido de carbono.

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Reflexión

¿Podrías explicar a alguien que no sepa cómo ajustar ecuaciones químicas? Por ejemplo, a un compañero de un curso  inferior. 

¿Cómo lo harías?

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