Reactivos y productos y su relación
Que verás
Verificarás la correcta expresión de ecuaciones químicas sencillas con base en la ley de conservación de la materia. Podrás explicar las relaciones proporcionales entre reactivos y productos con base en la ley de conservación de la materia. aquí te explicaré las relaciones que existen entre reactivos y productos en una reacción química, con base en la Ley de conservación de la materia, mediante la experimentación y el uso de modelos. Te sugerimos conocer otro aspecto muy importante del lenguaje de la Química.
Frase de esta clase
Lee la siguiente frase célebre: de John C. Polanyi:
“La ciencia es una empresa que sólo puede florecer si se pone la verdad por
delante de la nacionalidad, la etnia, la clase y el color”.
Dato curioso
Dentro de las células de tu cuerpo se llevan a cabo miles de
reacciones de manera simultánea. Muchas de estas reacciones
son incompatibles entre sí ya que, por ejemplo,
mientras unas degradan moléculas otras las forman.
Para permitir que estas reacciones sucedan al mismo tiempo dentro de
la célula, se ha desarrollado un sistema de compartimentos, que confina unas
reacciones a algunas regiones de la célula y otras a diferentes regiones.
Como ejemplo de compartimentos está la mitocondria y otros orgánulos.
Lo anterior es sumamente importante porque contribuye para que la célula
lleve a cabo sus funciones de manera correcta y que los órganos y sistemas
del cuerpo funcionen.
Una vez más ¡todo es una cuestión de Química!. Los materiales que requieres
son regla o escuadra, tabla periódica y masa moldeable o plastilina
Importancia de representar a la Química con símbolos y fórmulas
Las reacciones químicas se representan mediante símbolos y fórmulas que
se expresan en una ecuación específica, sin embargo, no has atendido las
cantidades que intervienen en ellas ¿por qué es importante esto?
Para preparar un pay de limón no basta con mezclar los ingredientes, en la
receta se especifican las cantidades. Te has preguntado ¿qué pasaría si
los mezclas sin pesarlos o medirlos?
O ¿por qué es importante ingerir la “dosis” correcta en la toma de un
medicamento?
En el primer caso no obtendrías un delicioso pay de limón o al no ingerir
las cantidades adecuadas de un medicamento, no habría mejoría en tu salud.
Si alguna cantidad de una receta de cocina se alterara, el resultado no
sería el mismo, o bien, se tendría que modificar toda la receta de manera
proporcional, para que el producto conserve sus cualidades.
Reconocerás la cantidad de átomos que hay en una sustancia, puedes
utilizar la tabla periódica para conocer los símbolos de los elementos.
Identifica el subíndice, que te indica el número de átomos del elemento.
En el caso del ácido sulfúrico
H2SO4
✅ H hidrógeno tiene un subíndice 2, quiere decir que tienes 2 átomos de
hidrógeno.
✅ S azufre no tiene un número como subíndice esto quiere decir
que sólo hay 1 átomo de este elemento.
✅ El subíndice del O oxígeno es 4, esto quiere decir que hay 4 átomos del
elemento.
En las fórmulas químicas, estos números y los símbolos son importantes
para reconocer la sustancia.
 |
| Las baterias de las motocicletas y los coches contienen ácido sulfúrico |
Realiza el siguiente conteo de átomos por cada fórmula.
🔥 LiF un átomo de litio y un átomo de flúor.
🔥 CaBr2 un átomo de calcio y dos átomos de bromo.
🔥 Al2O4 dos átomos de aluminio y tres átomos de oxígeno.
🔥 K3P tres átomos de potasio y un átomo de fósforo.
Importancia del trabajo de Lavoisier
Conociste la importancia de los trabajos de Lavoisier, el
desarrollo de la experimentación y la medición de las sustancias en sus
experimentos, lo que le condujo a postular una de las leyes más importantes de
la química, La ley de la conservación de la materia ¿lo recuerdas?
Otra aportación de Lavoisier a la química fue organizar a sus
colegas para crear una nomenclatura sistemática, que si bien es cierto se ha
modificado a lo largo de los siglos, ha permitido mantener un lenguaje propio
que en cualquier parte del mundo se expresa de la misma manera.
Pues bien, en el año 1800 John Dalton dedujo una teoría que apoya
las conclusiones de Lavoisier:
El número de átomos de cada elemento que participa en una reacción
química es el mismo en los reactivos y en los productos, aunque la
organización de los enlaces que los unen sea distinta.
Las reacciones químicas son procesos en los que los átomos rompen
sus enlaces químicos para formar otras uniones y producir compuestos. Con ello
cambia la naturaleza de las sustancias que intervinieron.
En todas las reacciones químicas unas sustancias son llamadas
Reactivos o Reactantes y las que se transforman se llaman Productos.
Al ser diferentes los reactivos de los productos, presentan
propiedades distintas, algunas de estas diferencias se pueden percibir de
manera sencilla en cambios de color, olor, densidad, viscosidad, entre
otras.
Generalmente los reactivos se escriben a la izquierda y los
productos a la derecha y los separa una flecha la cual indica que ocurrió una
transformación.
Reactivos → Productos
Cuando intervienen o se producen dos o más sustancias se utiliza
el símbolo “más”
A ➕ B → C ➕ D
A,B : Reactivos
C,D : Produtos
Puedes representar las fórmulas químicas con modelos, observa las
moléculas que construiste con la masa moldeable, puedes identificar los átomos
de cada una de ellas.
En una reacción química también encontrarás los estados de
agregación de las sustancias, los cuales se colocan entre paréntesis como
subíndices
 |
| Reacción química, como modelos de moléculas. |
Estados físicos en una reacción química
✅ (s) sólido✅ (l) líquido
✅ (g) gas
✅ (ac) acuoso
Flechas de desprendimiento y precipitación
Si las sustancias que se obtienen en los productos son sólidos, se
coloca una flecha indicando hacia abajo al lado de la sustancia y si se
obtiene un gas la flecha que se dibuja va hacia arriba.
Observa los ejemplos
2Zn(s) + 2HCl(ac) → 2ZnCl(s)↓ + H2(g)↑
En una ecuación química observarás un número del lado izquierdo de
las sustancias, aunque no siempre se escribe, a éste número le llamamos
coeficiente, éste número NO cambia la sustancia, pero si la cantidad de ella,
es decir cuántas moléculas de esa sustancia reaccionan o se obtienen en una
reacción química.
Por ejemplo
2H2 + O2 → 2H2O
Ahora que ya conoces los datos que integran a una ecuación
química, realiza la siguiente actividad.
Actividad
Escribe las partes de una ecuación química:
✅ Subíndice
✅ Coeficiente
✅ Reactivos
✅ Productos
✅ Estado
de agregación
✅ Flecha de reacción
CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(g)
 |
| Partes de una ecuación química |
¿Observaste que el número de átomos se mantiene antes de la
reacción y después de la reacción?
Los números de átomos se mantienen tal como lo indica la ley de conservación de la masa de Lavoisier
La ley de la conservación de la materia dice que la materia no se
crea ni se destruye, solo se transforma, es decir que la cantidad de sustancia
que participa en una reacción química es la misma que obtendrás al finalizar
ésta, lo único que varía es que los átomos están dispuestos y unidos de otra
manera formando sustancias nuevas ¿recuerdas la actividad experimental del
bicarbonato de sodio NaHCO3 con vinagre que realizaste?
En esa sesión se te mostró como los reactivos y los productos
tenían la misma masa al llevarse a cabo la reacción, comprueba con una
actividad experimental esta Ley.
Práctica
Materiales
✅ Una bolsa con cierre hermético
✅ Cloruro de calcio
✅ Bicarbonato de sodio
✅ Agua
✅ Una balanza ya sea granataria o digital
Procedimiento
1. Toma las medidas de las masas. Adentro de la bolsa tienes 4.2 g de bicarbonato de sodio.
2. 5.55 g
de cloruro de calcio
3. Mezcla bien y agrega 50 mL de agua
4. Cierra la bolsa
5. Observa las burbujas y el desprendimiento de un gas el cual infla la bolsa.
¿Recuerdas cómo se llama esta reacción?
EfervescenciaSi observas la balanza, ésta marca la misma cantidad de masa ¿qué piensas? Se cumple la Ley de la materia postulada por Lavoisier, ya que la cantidad de reactivos es la misma a la cantidad de productos.
Reacción química que sucede
Cuenta los átomos antes y después de la reacción. Como puedes observar, en la ecuación química también se cumple la
Ley de la conservación de la materia.
Conclusión
El hecho que la masa fuese igual antes y desees de la reacción química, nos indica que la ley de conservación de la masa se cumple, esto se pudo comprobar en la forma práctica y la teórica, contando los átomos, los átomos se pueden contar con ayuda de la masa en gramos.
Dato curioso: elaboración de Azida Sódica
La bolsa está hecha de una tela de nylon muy delgada, la cual está
doblada dentro del volante, un interruptor mecánico es activado cuando hay un
cambio en la masa que genera un impulso eléctrico, el cual le dice a los
sensores que un choque ha ocurrido.
Las bolsas de aire generalmente contienen azida de sodio NaN3, que
es un sólido blanco. Cuando se calienta, la azida sódica reacciona con rapidez
y produce un gran volumen de gas de moléculas de nitrógeno N2: alrededor de 67
litros de gas por 130 gramos de azida de sodio.
La producción de nitrógeno rápidamente infla la bolsa, y el
proceso completo dura alrededor de 40 milisegundos, y la bolsa se infla a una
velocidad de 240 kilómetros por hora. Sin embargo, la reacción genera
productos químicos tóxicos, y una serie de reacciones adicionales se requieren
para reducir la posibilidad de lesiones a los pasajeros del coche.
La sustancia polvosa que sale de la bolsa de aire, es regularmente
talco, el cual es usado por los fabricantes automotrices para mantener las
bolsas flexibles y lubricadas mientras están guardadas.
Nuevos compuestos
Ya recordaste que se necesita para la formación de nuevos
compuestos, recuerda que estas aprendiendo sobre reacciones químicas.
La ecuación química
Recuerda que una ecuación química es la representación de una
reacción química, la reacción es el fenómeno y la ecuación el lenguaje de la
química.
A las sustancias que inician una reacción química se les llama
reactivos y a las que se forman al llevarse a cabo la reacción, productos.
Para que una ecuación química esté bien escrita debe cumplir con
los siguientes requisitos:
✅ Que las fórmulas de los reactivos y productos estén
correctamente escritas.
✅ Debes indicar el estado de agregación de
las sustancias participantes.
✅ Debes indicar el sentido de la
reacción.
✅ Debes cumplir con la ley de la conservación de la
materia.
Para que entiendas la representación de modelos compruébalo con una actividad experimental.
Para ello vas a utilizar la masa moldeable, y al final harás reaccionar un trozo de cinta de magnesio con el oxígeno, para esto acelerarás la reacción con la ayuda de la lámpara de alcohol.
Realiza la representación con modelos.
Tanto Cl2 H2 y HCl estarían en estado gaseoso
Ejercicio resuelto 1
Escribe la ecuación química con lo que sabes:
Mg(s) + O2(g) → MgO(s)
Mg(s) + O2(g) → MgO(s)
Como puedes observar, hacen falta átomos de oxígeno del lado de productos ¿qué puedes hacer para igualarlos?
Colocar 2 moléculas de MgO del lado de productos y ahora ajustar el número de átomos de magnesio del lado de reactivos.
Cuenta átomos para comprobar
Reactivos → Productos
Átomos de magnesio 2 → Átomos de magnesio 2
Átomos de oxígeno 2 → Átomos de oxígeno 2
Observa cómo quedaría escrita correctamente la ecuación química una vez que cumple la ley de la conservación de la materia.
2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s)
Los números que acabas de colocar indica el número de átomos involucrados en la reacción y se conocen, en el lenguaje de la química, como coeficientes estequiométricos.
La ecuación ahora se lee:
2 átomos de magnesio reaccionan con una molécula de oxígeno, para formar 2 moléculas de óxido de magnesio.
Has ajustado tu primera ecuación química.
Ejercicio resuelto 2
Al + HCl
Representa en modelos a las sustancias involucradas, como lo
hiciste en el caso anterior. Estas sustancias, cuando reaccionan forman hidrógeno y cloruro de
zinc.
Debes recordar que el hidrógeno es una molécula covalente y
diatómica. La ecuación de esta reacción queda así:
HCl(ac) + Al(s) → AlCl3(ac) + H2(g)
Revisa la ecuación para determinar si tiene el mismo número de
elementos en ambos lados. Como puedes darte cuenta, te hace falta átomos de
hidrógeno y átomos de cloro en reactivos, así que realiza los ajustes con los
modelos.
Ahora tienes:
Reactivos:
6 moléculas de ácido clorhídrico HCl
2 átomos de
aluminio
Productos
2 de cloruro de aluminio
3 moléculas de hidrógeno
Cuenta los átomos para comprobar:
Reactivos → Productos
Átomos de aluminio 2 → Átomos de
aluminio 2
Átomos de hidrógeno 6 → Átomos de hidrógeno 6
Átomos
de cloro 6 → Átomos de cloro 6
Observa cómo queda escrita correctamente la ecuación química una
vez que cumple la ley de la conservación de la materia.
6HCl(ac) + 2Al(s) → 2AlCl3(ac) + 3H2(g)
Experimento
Coloca trozos de Aluminio (ocupas pedazos cortados de aluminio de una lata) en un tubo de ensayo (puedes ocupar un vaso de vidrio) y le agregas 5 ml
de ácido clorhídrico (puedes comprar ácido sultán, esos para limpiar los baños), observa lo que sucede.
 |
| Si colocas flama al gas que desprende la reacción química, éste enciende por que el Hidrógeno es flamable |
Como puedes observar, el Al metálico reacciona con el ácido
clorhídrico líquido para formar moléculas de hidrógeno gaseoso, que se
desprende y cloruro de aluminio que queda en disolución acuosa.
Formación de amoniaco
En el caso de la formación del amoniaco, compuesto químico utilizado en la producción de fertilizantes. Formación del amoniaco.
Una actividad más, resuelve las siguientes ecuaciones químicas
dibujando modelos o haciéndolos con la masa moldeable y posteriormente coloca
la ecuación química agregando los coeficientes. Recuerda que los coeficientes son los números al lado izquierdo de
la sustancia):
Fe + S → FeS
H2SO3 → H2O + SO2
Cl + Na → NaCl
Es importante comentarte que, aunque en el balanceo de las
ecuaciones estas considerando el número de átomos representados por las
fórmulas químicas, en realidad al hacer reaccionar las sustancias no
participan solamente un átomo o dos, sino miles de millones de ellos.
Dígalo con química
En que ayudan las ecuaciones químicas
Las ecuaciones químicas te ayudan a saber qué sustancias
reaccionan y que nuevas sustancias se forman, puedes ver el estado de
agregación y además cumple con la Ley de la conservación de la materia al
colocar los coeficientes, revisando que se conserve la materia.
Realiza el último experimento y podrás observar la relación 2:1
del hidrógeno con el oxígeno, necesitarás tubos de ensayo, una pila cuadrada,
agua, un vaso de precipitados y sal.
 |
| Proceso de hidrólisis para separar el Hidrógeno y Oxígeno del agua en solución con sal. |
Observan cómo la química tiene su propio lenguaje, que facilita su
comprensión ya que utilizas su simbología.
Caminar, correr, nadar y practicar deportes en forma individual o
en equipo son solo algunas de las opciones de ejercicios que se pueden
realizar. En muchos casos, encuentras ropa y equipos deportivos específicos
para estas actividades. Las telas y los materiales innovadores, que los
avances de la química textil hacen posible, puedes ayudar a mejorar el
desempeño deportivo de atletas profesionales y de la población en general.
Usos del poliuretano y policarbonato
Los químicos textiles han realizado otras innovaciones que dan
lugar a productos que tienen propiedades novedosas para el deporte.
Estas incluyen poliuretano, plásticos especiales, polímeros
termoestables, policarbonato, y nanotecnología, solo por nombrar algunos.
El policarbonato, un plástico resistente a los golpes, se
encuentra en los equipos deportivos de protección.
El policarbonato que se usa en los lentes de sol y en los visores
de protección ayuda a proporcionar claridad óptica y resistencia a los golpes.
También se pueden encontrar lentes de policarbonato en las gafas
de natación.
Donde se encuentra el poliuretano
El poliuretano se encuentra con frecuencia en el calzado
deportivo, confiriendo resistencia a los mismos. El poliuretano termoplástico
pre-expandido es una espuma de partículas de célula cerrada, estas pequeñas
“cápsulas” son muy elásticas y resistentes tanto al frío como al calor, además
el material en sí es muy ligero y elástico.
Pero quizás la propiedad más destacada es su gran capacidad para
retornar la energía, estas cápsulas guardan la energía que se genera en la
amortiguación al apoyar el pie en el suelo y lo liberan en el momento del
despegue.
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