Balances de masa en las reacciones químicas
Masa atómica
Los átomos de distintos elementos tienen masas y tamaños diferentes. Los científicos han establecido comparaciones entre las masas y los tamaños de los átomos hoy conocidos.
La escala de masas atómicas asigna masas a los átomos por comparación con la masa del átomo de carbono, al que se le asigna el valor 12. La unidad de masa a escala atómica se denomina unidad de masa atómica y se simboliza con u o uma.
En las tablas periódicas aparece la masa atómica en uma de cada elemento:
Masas moleculares
Una molécula es una agrupación de átomos de la misma o distinta clase. El número de cada clase de átomos viene especificado en la fórmula de la sustancia. Por ejemplo, la fórmula Fe2O3 significa que esta molécula está formada por 2 átomos de hierro y 3 de oxígeno.
La masa molecular se calcula sumando las masas atómicas de todos los átomos que intervienen en la fórmula de la sustancia.
Por tanto, la masa molecular del Fe2O3 será 56·2 + 16·3 = 160 uma.
Cálculos con reacciones químicas
Una reacción ajustada indica las proporciones en las que participan las diversas sustancias. Teniendo en cuenta las masas atómicas o moleculares de las sustancias, podemos establecer qué cantidad (en masa) de cada sustancia interviene en la reacción.
Ejemplo:
2 Fe + O2 → 2 FeO
Consultando una tabla periódica podemos ver que la masa atómica del Fe es 56 uma y la masa molecular del O2 es 32 uma, mientras que la masa del FeO es 56 + 16 = 72 uma. Al observar la reacción ajustada, vemos que la relación de masas que intervienen en la reacción es:
2 · masa Fe + masa O2 → 2 · masa FeO
Es decir:
2 · 56 + 32 → 2 · 72
La misma relación de masas atómicas o moleculares se cumple tanto en unidades de masa atómica como en gramos o en kilogramos. Por tanto, se puede afirmar que 112 g de hierro reaccionan con 32 g de oxígeno atmosférico para producir 144 g de FeO.
Procedimiento de cálculo con reacciones químicas
1.- Ajusta la reacción química.
2.- Determina las masas atómicas o moleculares de las sustancias que intervienen.
3.- Multiplica dichas masas por los correspondientes números enteros que has escrito antes para ajustar la reacción.
4.- Los valores obtenidos, expresados en cualquier unidad de masa, indican las cantidades de reactivo y de producto que intervienen en la reacción.
En general, cuando se forma una sustancia estable (que perdura en el tiempo) a partir de sus elementos, se libera energía, normalmente en forma de energía térmica. Por el contrario, para destruir una sustancia estable, se necesitará aportar energía. Según el balance energético, las reacciones se clasifican en:
Reacción endotérmica: Es aquélla que necesita un aporte de energía para producirse.
Ejemplo: Descomposición del clorato potásico para obtener cloruro potásico y oxígeno.
Reacción exotérmica: Es aquélla que libera energía térmica mientras se produce.
Ejemplo: Combustión del butano para obtener energía térmica para calentar agua.
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