Ciències de la Naturalesa (nivell ESO)/Equacions químiques

Salta a la navegació Salta a la cerca

Una equació química és la representació del canvi químic (reacció química) utilitzant simbologia pròpia de la química.

Simbologia[modifica]

  • Les fórmules dels reactius s'escriuen al costat esquerre i les fórmules dels productes, a la dreta, separats per una fletxa que indica el sentit de la reacció.
 Hidrogen   +  Oxigen   Aigua
 Carbonat de calci → Óxid de Calci + Dióxid de Carboni
  • Cada una de les fórmules pot estar precedida per un número anomenat coeficient estequiomètric. Indica el número relatiu d'àtoms i molècules que intervenen a la reacció. Aquest nom curiós deruva de les paraules gregues que signifiquen 'element' i 'mesura'.
  • Es pot emprar el simbol Δ (la lletra grega delta) significa que la reacció es produeix a una temperatura elevada.
  • Una equació química presenta, més informació en cas d'incloure l'estat físic (sòlid, líquid o gasós) de cada una de les substàncies que prenen part en la reacció. Aquesta informació addicional es pot expressar col·locant els següents símbols darrere de cada substància:
    • (s) per als sòlids
    • (l) per als líquids
    • (g) per als gasos
 2H2 (g) + O2 (g)  →  2H2O (l)
 CaCO3 (s)   →     CaO    (s) + CO2 (g)
  • D'altra banda (aq) s'utilitza per indicar que una substància és una solució aquosa (dissolta en aigua). Les versions completes de les equacions donades amb anterioritat són:

Per la síntesi de l'aigua líquida (que de fet és diferent del vapor d'aigua o del gel), i per a la reacció de descomposició.

Equacions ajustades[modifica]

Quan a cada costat d'una equació química hi ha el mateix nombre d'àtoms, es diu que l'equació està equilibrada o ajustada.

Per poder equilibrar una equació química, es poden alterar els seus coeficients. Els números que no es poden tocar són els subíndexs de cada àtom, ja que les substàncies serien unes altres completament diferents i per tant també la reacció química seria una altra.

Cal tenir en compte que a una reacció química, no es creen ni es destrueixen àtoms.


Procediment bàsic[modifica]

  1. Per formular i igualar una equació química es comença escrivint una equació sense coeficients estequiométrics que resumeix la informació qualitativa sobre la reacció, per exemple:
                 H2         +      O2 →                H2O 
                Hidrógen   +   oxigen           formen          aigua 
  1. Després s'escolliran els coeficients perquè l'equació quedi igualada:
            2    x    (H2)    +    O2      →     2    x    (H2O)
  1. En molts casos, quan es multiplica una fórmula per un coeficient per igualar un element donat, deixa d'estar igualat un altre element. Per tant, convé reduir l'esforç necessari per igualar una equació treballant d'una manera sistemàtica. Un procediment directe i eficaç consisteix a igualar primer l'element que és present menys vegades en l'equació i després anar treballant amb els altres elements fins ocupar-se de l'element que és present més vegades.

Exemple 1[modifica]

Es pot il·lustrar aquest mètode igualant l'equació d'una combustió. Es tracta d'una reacció que es produeix quan un element o un compost es crema amb oxigen (una flama de metà desprèn calor a conseqüència de la combustió del metà per donar diòxid de carboni i aigua. La flama és blava perquè la calor generat per la reacció excita les unitats C₂ i CH formades durant la combustió, que desprenen llum acolorida). Quan els compostos orgànics que contenen només carboni, hidrogen i oxigen es cremen amb abundància d'aire, els únics productes obtinguts són diòxid de carboni i aigua. Si el compost orgànic és el metà (CH₄), que forma part del gas natural, l'equació sense coeficients és :

                 CH₄  +  O2         →          CO2   +   H2O 

Com que C i H són presents en dues fórmules i O és present en tres, es comença per C i H. Els àtoms de carboni ja estan igualats. Es igualen els àtoms de H multiplicant per 2 la fórmula H₂ O de manera que hi hagi quatre àtoms de H a cada costat de la fletxa:

                CH₄    +   O2          →          CO2 +  2 H2O

Ara només queda el O per igualar. Com que hi ha quatre àtoms d'oxigen a la dreta, però només dos a l'esquerra, la fórmula O₂ ha multiplicar per 2. El resultat és:

               CH₄    +   2O2 →          CO2  +  2 H2O

Ara l'equació està igualada, cosa que es pot comprovar explicant el nombre d'àtoms de cada un dels elements situats a tots dos costats de la fletxa. En aquest punt ha d'especificar-se l'estat físic de les substàncies. Si un dels productes de la reacció és vapor d'aigua, llavors s'escriu:

         CH₄ (g)   +   2O2 (g)   →     CO2 (g)    +     2H2O (g) 

Exemple 2[modifica]

En alguns casos, la igualació condueix a coeficients fraccionaris, com en l'equació de la combustió del butà (C₄ H₁₀):

             C₄H₁₀ (g)   +   13/2 O2(g)     →     4CO2(g)   +    5H2O (g) 

Com que és molt més convenient treballar amb números sencers, normalment és raonable (però no absolutament necessari) eliminar les fraccions multiplicant l'equació fraccionària per un factor numèric. En aquest cas es pot eliminar la fracció 13/2 multiplicant-la per 2, i llavors s'obté:

             2C₄ H₁₀ (g)   +   13O₂ (g)     →      8CO₂ (g)   +   10H₂O (g)


Errors freqüents[modifica]

No s'han de canviar els subíndexs de les fórmules químiques. Això indicaria que, a la reacció, hi prenen part substàncies diferents. Si canviam de a i escrivim:

                     H2    +    O2      →     H2O2

s'obté certament una equació igualada. Tanmateix, aquesta equació igualada expressa una reacció diferent : la formació del peròxid d'hidrogen a partir dels seus elements. En cas d'escriure:

                    2H      +    O     →          H2O 

s'obté així mateix una equació igualada, però ara l'equació expressa la reacció entre els àtoms d'hidrogen i oxigen, però no entre les molècules que constitueixen els materials de partida reals.