Reacciones y balances. Conceptos básicos.
Cuando dos sustancias reaccionan (sabemos de nuestra experiencia cotidiana que no siempre reaccionan), lo hacen en una proporción determinada, tal como en una receta de cocina. Es por eso que muchas veces observamos que quedó algo de una de las sustancias sin reaccionar.
En química una reacción se representa por medio de una ecuación en la que cada una de las sustancias que reaccionan recibe el nombre de reactivo y la (o las) sustancias que aparecen después de la reacción se llaman productos.
La química tiene un lenguaje específico para hablar de esos fenómenos, generalmente independiente de los idiomas, así por ejemplo lo que cotidianamente se expresaría como “El hierro en presencia de aire se oxida” químicamente se representa:
Balance de reacciones
Como dijimos el símbolo (Fe por ejemplo) representa a 1 átomo de ese elemento por lo que si tenemos más de uno es necesario indicarlo con el subíndice.
Ahora si volvemos a la reacción observamos que tenemos un número distinto de átomos de cada clase en reactivos y productos y como la materia no puede crearse (y eso vale también para los átomos que solo se reordenan para formar nuevas sustancias) debemos modificar la cantidad de cada reactivo para asegurarnos ese producto. Eso en química se llama balancear la reacción. Necesitamos para formar el óxido 3 átomos de oxígeno que viene de a pares (O2) entonces tendremos que duplicar el producto y utilizar 3 moléculas de oxígeno. Por último observamos que necesitamos 4 Fe en los reactivos. Y ahora quedó balanceada.
Ahora bien, esos son los coeficientes estequeométricos que establecen la relación que existe entre los distintos reactivos y entre reactivos y productos.
Sabemos que 4 hierros reaccionan con 3 oxígenos y nos dan 2 de óxido. Pero, que son esos números? O mejor dicho que representan?
Son moles una unidad muy específica usada por los químicos. Esta unidad nos permite establecer relaciones de masa. En el caso del hierro y según la Tabla Periódica pesa aproximadamente 56 uma (unidades de masa atómica) ahora bien, si a ese valor lo expresamos en gramos estamos hablando de 1 mol de Fe.
Entonces si 1 mol es 56 g, 4 moles son 56 x 4 gramos. La masa de hierro es 224 gramos.
Haciendo lo mismo con el oxígeno
Peso atómico: 16; O2 = 16 . 2 = 32 uma
1 mol O2 = 32 g; 3 moles son 3 x 32 g = 96 g
Con el mismo criterio
Peso Fe2O3 = 2. 56 + 3 . 16 = 112 + 48 = 160 uma
1 mol Fe2O3 = 160 gramos.
2 mol Fe2O3 = 2 x 160 = 320 gramos
La masa de los reactivos es 224 g + 96 g = 320 gramos
La masa del producto = 320 gramos.
Se verifica la ley de la conservación de la materia de Lavoisiser.
Ahora bien, siempre necesitamos esas cantidades de hierro y oxígeno para que se produzca la reacción? No, lo que necesitamos es mantener la proporción. Es decir que si tenemos la décima parte de hierro, necesitamos también la décima parte de oxígeno y se formará la décima parte del óxido.
