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Química · Reacción · Relación cuantitativa

Ecuaciones químicas y conservación de átomos

Los coeficientes en una ecuación química se determinan de manera que el número de átomos de cada elemento sea el mismo antes y después de la reacción. Modificar la fórmula química de la sustancia produce una reacción diferente.

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Significado y funcionamiento

En las reacciones químicas típicas, los tipos de núcleos atómicos se mantienen, y los enlaces entre los átomos se reorganizan. Por lo tanto, el número de átomos de cada elemento se mantiene igual entre los reactivos y los productos.

En 2H₂ + O₂ → 2H₂O, los coeficientes indican la relación entre los números de moléculas o cantidades en moles: 2:1:2. Modificar el subíndice del oxígeno para equilibrar la ecuación alteraría la identidad del oxígeno o del agua.

Relaciones y condiciones de validez

Para cada elemento, comparamos los dos lados calculando la suma de los números atómicos en la fórmula química, multiplicada por el coeficiente correspondiente. Después de verificar que las sumas coinciden, dividimos por el factor común de los coeficientes para expresar el resultado como la menor relación entera.

Una ecuación iónica debe conservar la carga total y el número de átomos. Las proporciones molares y las proporciones de masa no son numéricamente iguales porque las sustancias tienen diferentes masas molares.

Qué observar en la simulación

Los subíndices en la fórmula química no se modifican, solo se ajustan los coeficientes. Si conservas el número de átomos y luego divides el coeficiente por el máximo común divisor, obtienes la relación entera mínima.

Es un modelo que cuenta el número de átomos en cinco reacciones específicas. La imagen de partículas se refiere a un conjunto de moléculas o unidades de fórmula química y no significa que el hierro y el óxido de hierro existan como moléculas independientes. No se calculan la estructura de enlace, las condiciones de reacción, la velocidad de reacción ni el rendimiento. La unidad de números en barras y tablas es el número de átomos.

Relaciones y símbolos clave

Número de átomos antes de la reacción de cada elemento = Número de átomos después de la reacción

Símbolos y unidades de las fórmulas
SímboloSignificadoUnidad
νCoeficiente estequiométricoAdimensional
ν × número de átomosNúmero de átomos aportados por esa sustanciaRelación de partículas o de moles

Ejemplo resuelto

¿Cuál es la relación mínima en números enteros entre 2H₂ + O₂ → 2H₂O y 4H₂ + 2O₂ → 4H₂O?

En ambas fórmulas, el número de átomos por elemento es el mismo, pero 4:2:4 se puede dividir por el divisor común de 2. Utilice una relación donde el máximo común divisor de coeficientes enteros positivos sea 1.

Errores frecuentes

  • En la reacción, los ajustes permitidos son los coeficientes, y esto no consiste simplemente en modificar arbitrariamente los índices estequiométricos.

Explorar este concepto con experimentos

Referencias

OpenStax · Chemistry 2e (inglés)