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