Fórmulas
a. Conceptos de símbolo y fórmula.
Símbolo químico. Es la representación escrita y abreviada del nombre de un elemento químico.
Todos los elementos químicos tienen su propio nombre, el cual se ha – abreviado mediante un símbolo que está compuesto o formado por una, dos y hasta tres letras; por ejemplo, hay un elemento químico llamado Calcio cuyo nombre se ha abreviado a dos letras Ca, que forman así el símbolo del Calcio; así pues, se establece simplemente que los símbolos químicos representan a los elementos o sustancias simples.
Formula química. Es la representación escrita y abreviada de una sustancia.
Las formulas son como una clave química o una notación (representación por medio de signos convencionales). Cada tipo de sustancia existente tiene su propia formula, o sea, una formula sirve para identificar a una sustancia en particular.
b. Tipos de fórmulas.
Existen tres tipos fundamentales o principales de fórmulas: molecular, desarrollada o estructural y semi-desarrollada.
Formula molecular: es la representación gráfica y real de una sustancia. Es conocida también como fórmula condensada. Esta fórmula nos indica que clase de elementos químicos componen a la sustancia que representa (aspecto cualitativo), así como la cantidad de átomos de cada elemento (aspecto cuantitativo); la misma está compuesta de Símbolos químicos y números. Los números son enteros y pequeños, llamados subíndices, e indican la cantidad de átomos del elemento químico que lo conlleva; se ubican en la parte inferior derecha de cada símbolo, y cuando no aparece ningún número como sub-índice entonces se supone que es uno (1), el cual nunca se escribe. Observe las situaciones siguientes:
H es el símbolo químico de un átomo de Hidrogeno; no es una formula.
H2 es la fórmula de dos átomos de Hidrogeno unidos (molécula).
O es el símbolo químico de un átomo de Oxigeno; no es una formula.
O2 es la fórmula molecular del Oxigeno (sustancia simple).
H2O es la fórmula de una molécula de agua (sustancia compuesta).
Más ejemplos de formula molecular.
Observe que todas las formulas anteriores tienen coeficiente uno (1), por lo que cada una de ellas representa tan solo a una molécula de su respectiva sustancia. De aquí proviene su nombre de formula molecular.
Formula desarrollada: es la representación espacial de una molécula de cualquier sustancia, mediante todos sus símbolos y enlaces químicos (guiones).
También se conoce como fórmula estructural. Los símbolos químicos se unen mediante guiones o líneas de Lang- muir, las que representan a los enlaces químicos, formándose así toda una estructura.
Otra manera de representar a la formula desarrollada o estructural es la siguiente:
Más ejemplos de fórmulas molecular y desarrollada:
La fórmula desarrollada proporciona más información sobre una sustancia en particular, pues muestra la composición y estructura de una molécula, es decir, esta fórmula muestra un bosquejo de los tipos y cantidades de los á- tomos que forman a una sustancia química, así como también la manera en que se unen o enlazan tales átomos.
Se sabe que una molécula es la estructura más pequeña y representativa de una sustancia; y esta fórmula explica gráficamente esto: la clase y cantidad de átomos (composición) de una molécula, y la posición (estructura) de es –
tos. Las líneas de color negro que unen a los átomos, en la formula desarrollada, representan a los enlaces quími –
cos o uniones entre los átomos de una molécula (compartición, pérdida y ganancia de electrones entre átomos).
Formula semi- desarrollada: es la representación semi-condensada de una sustancia.
También conocida como semi-condensada. Esta fórmula es muy utilizada en Química orgánica; sin embargo, la misma no reviste interés para nuestro estudio, por lo que no se detallara.
Ejemplos de formula semi-desarrollada.
Ecuaciones químicas
Antes de explicar el concepto de ecuación química debemos de estudiar lo de las reacciones químicas. Cuando dos o más sustancias se combinan entre si entonces reaccionan y origina una o más sustancias nue nuevas; es decir, las reacciones químicas significan cambios químicos o intercambios de átomos entre las sustancias que se combinan. Esto es que, uno o más átomos de una de las sustancias combinadas se separan y luego se unen a la otra sustancia, e igual puede suceder en la otra sustancia, produciéndose así un reacomodo de átomos y, por lo tanto, nuevas sustancias.
En la combinación de dos o más sustancias puras no hay re-acomodo de átomos, sino que estos simplemente se u – nen o enlazan. Lo que sucede dentro de las reacciones químicas no puede ser apreciado por el sentido de la vista, y ni siquiera mediante el mejor de los microscopios; sin embargo, el hombre ha razonado esta situación y ha sabido ex plicarla por escrito mediante las ecuaciones químicas.
a. Concepto de ecuación química. Es la representación escrita de una reacción química, mediante símbolos.
Usted ya comprende lo que es una reacción química; ahora bien, mediante una ecuación química se explica en qué tipo de sustancias se convierten aquellas sustancias que se combinan; y esta explicación se hace abreviadamente y por escrito, mediante símbolos y números.
A veces los elementos químicos que forman a una sustancia compuesta se separan químicamente con solo aplicar les calor, y así se originan nuevas sustancias, lo cual es también una reacción química y, por lo tanto, hay una ecua – ción química para ello. En resumen, en una ecuación química se muestran las sustancias y sus respectivas cantidades que se combinan (llamadas reactivos), así como también las sustancias que se producen (nuevas) o que resultan de tal combinación (productos).
b. Partes de una ecuación. Una ecuación está formada por varias partes, las cuales se pueden agrupar de dos maneras: reactivos y productos, y símbolos y números.
Reactivos y productos. Las sustancias que se combinan se llaman reactivos, y se localizan a la izquierda de la ecua- ción; y a las sustancias que resultan de tal combinación se les nombra productos (sustancias nuevas), localizadas a la derecha de la ecuación. Por ejemplo, cuando el Hidrogeno se combina con Oxigeno (reactivos) reaccionan y originan una nueva sustancia llamada agua (producto); esta reacción química se puede representar mediante una ecuación denominada ecuación del agua, así:
Observe que los reactivos siempre se colocan a la izquierda de la flecha (que significa "se origina o produce"), y los productos a la derecha de la misma. Otros ejemplos de ecuaciones, ya balanceadas, son:
Símbolos y números. Otra manera de dividir a las partes de una ecuación es en símbolos y números.
En una ecuación existen tres tipos de símbolos:
En cuanto a los números, existen dos tipos de ellos en una ecuación:
– Enteros y grandes, llamados coeficientes.
– Enteros y pequeños, llamados sub-índices.
El coeficiente es el numero grande que va situado por delante de todos los símbolos de la formula, e indica la can – tidad de moléculas de la sustancia de que se trate; cuando no aparece un coeficiente en la fórmula es porque se su pone que es uno (1), el cual no se escribe, lo que también se aplica para el sub-índice. Cuando el coeficiente se mul tiplica por el subíndice resulta el total de átomos del elemento químico que lo lleva en la formula, esto es que, el co coeficiente afecta a todos los sub-índices de una formula.
Respecto al sub-índice, este es un número pequeño que se localiza en la parte inferior derecha de cada símbolo quí mico, y que indica la cantidad de átomos del elemento. Así mismo, cuando en el símbolo químico no aparece el sub -índice es porque se supone que es uno (1), el cual no se escribe. Observe los símbolos y números en la siguiente ecua ción del agua:
c. Cálculos en una ecuación.
A partir de cualquier ecuación se pueden realizar los siguientes cálculos u operaciones, que se han denominado "cálculos ecuacionales":
– Cantidad de sustancias presentes en la ecuación.
– Cantidad de moléculas por cada sustancia de la ecuación.
– Total de átomos de cada sustancia de la ecuación.
– Cantidad de átomos que forman a una sola molécula de cada sustancia.
Si se toma como ejemplo la ecuación balanceada del agua, entonces estos cálculos se realizan de la manera siguiente:
Cálculos
– Cantidad de sustancias presentes en la ecuación. En esta ecuación existen tres sustancias diferentes: hidrogeno,
oxígeno y agua.
– Cantidad de moléculas por cada sustancia de la ecuación. Recuerde que la cantidad de moléculas está indicado por
los coeficientes, los que se localizan por delante de cada sustancia de la ecuación. Dado que hay tres sustancias, entonces existen tres coeficientes, los que nos indican las siguientes cantidades de moléculas:
a. Dos moléculas de Hidrogeno diatómico: 2H2
b. Una molécula de Oxigeno (recuerde que los coeficientes con valor uno no se escriben, sino que se suponen): O2
c. Dos moléculas de agua: 2H2O
– Total de átomos de cada sustancia de la ecuación. Existen casos, como el balanceo, en que se necesita saber la can
cantidad total de átomos que forman a una sustancia en una ecuación dada, y para ello basta con realizar un par de operaciones aritméticas: multiplicar y sumar.
Las sustancias de una ecuación pueden estar formadas por uno o más elementos químicos; si la sustancia está for- mada por un solo elemento químico, existe entonces un solo subíndice; y cuando este se multiplica por el único coe- ficiente de la sustancia, entonces se obtiene el total de átomos que forman a dicha sustancia.
En la mayoría de las ecuaciones las sustancias están formadas por dos o más elementos; en estos casos, cada sub-índice de la sustancia se multiplica también por su único coeficiente, y se realiza la sumatoria, lo que representa el total de átomos que forman a tal sustancia.
Siguiendo con el ejemplo de la ecuación del agua, se establece que el total de átomos de la sustancia Hidrogeno, lo- calizada en los reactivos, es de 4 átomos. Esta sustancia está formada por tan solo un elemento químico, el Hidroge- no, con coeficiente 2 y subíndice 2; al multiplicar ambos valores resulta un total de 4 átomos para esta sustancia.
2H2 = 2 (moléculas) x 2 (átomos) = 4 átomos en total para esta sustancia.
El primer dos corresponde al coeficiente, y representa al total de moléculas de la sustancia; el segundo dos corres- ponde al sub-índice, y representa la cantidad de átomos de Hidrogeno por una sola molécula.
Para la sustancia Oxigeno, de los reactivos, existen un total de 2 átomos, así:
O2 = 1 (molécula) x 2 (átomos) = 2 átomos en total para esta sustancia.
La sustancia agua, o sea el producto, está formada por un total de 6 átomos: 4 átomos de Hidrogeno y 2 de Oxigeno, así:
– Cantidad de átomos por una molécula de cada sustancia. El coeficiente indica el total de moléculas de una sus- tancia dentro de una ecuación balanceada. Existen ocasiones en que se desea conocer la cantidad de átomos que forman a una sola molécula de una sustancia; para ello, bastará con observar y sumar los valores correspondientes a los subíndices de la sustancia en cuestión, y así se despejara esta situación. Como se observa, en este tipo de cálcu -los el valor del coeficiente no adquiere importancia alguna.
En el ejemplo que nos ocupa, existen cuatro (4) átomos en dos (2) moléculas de Hidrogeno reactivo, por lo que se necesitarían tan solo dos átomos (2) para formar una sola molécula de Hidrogeno; de Oxigeno reactivo existe una mo lécula, la que está formada por dos átomos, es decir, se requieren tan solo dos átomos para formar una sola molécu -la de Oxigeno. De producto o agua existen dos moléculas, formadas por seis átomos en total: cuatro de Hidrogeno y dos de Oxigeno; de tal modo que se necesitarían tan solo tres átomos para formar una sola molécula de agua: dos átomos de Hidrogeno y uno de Oxigeno (observe los sub-índices y súmelos).
Ejercicios. Calcule lo siguiente:
– Cantidad de sustancias presentes en la ecuación.
– Cantidad de moléculas por cada sustancia de la ecuación.
– Total de átomos de cada sustancia de la ecuación.
– Cantidad de átomos que forman a una sola molécula de cada sustancia.
para cada una de las ecuaciones siguientes:
Tareas
A. En círculos de estudio, los educando contestan lo siguiente.
1. ¿Cuáles son los tres tipos fundamentales o principales de fórmulas?
2. Defina las formulas anteriores.
3. ¿Cuáles son las partes de una formula química?
4. ¿Cuántos y cuáles son los grupos en que se dividen las partes de una ecuación?
5. ¿Qué indica el coeficiente en una sustancia?
6. ¿Qué indica el sub-índice en una sustancia?
7. ¿Cuáles cálculos se pueden realizar a partir de una ecuación química?
8. Defina los términos siguientes:
– Símbolo químico.
– Formula química.
– Ecuación química.
B. Escriba la formula molecular y desarrollada del agua; rotule las partes de la primera fórmula.
C. Escriba la ecuación del agua y rotule sus partes.
D. Investigue sobre:
-Reacciones químicas (concepto, cómo se representan, ejemplos y lo que el Profesor indique).
E. Calcule:
– Cantidad de sustancias presentes en la ecuación.
– Cantidad de moléculas por cada sustancia de la ecuación.
– Total de átomos de cada sustancia de la ecuación.
– Cantidad de átomos que forman a una sola molécula de cada sustancia.
para cada una de las ecuaciones siguientes:
Bibliografía
1. de Santos, Verónica Escobar y Gladys Rodríguez de Vega. Ciencias Naturales 3. Editorial
McGraw-Hill. México, 2002.
2. Bonnet Romero, Florencia. Química 1. Segunda edición, Oxford University Press Harla. México,
S.A. de C.V. I997.
3. Spin Química 10. Editorial Voluntad S.A., segunda edición. Bogotá, Colombia.
4. Agurcia Meléndez, José Armando y Mariana de Jesús Castellanos de Marín. Ciencias Natu-
rales 3. Graficentro Editores, serie Morazánica. Tegucigalpa, Honduras. 2002
5. Química general e inorgánica. Editorial Santillana. Colombia, 1996.
Autor:
Jorge A. Marconi
La Ceiba, Honduras, C.A.
Mayo del 2013