El modelo atómico-molecular
Cuando una fogata de campamento se apaga, la leña parece haber desaparecido y solo quedan cenizas. ¿A dónde se fue la materia? La ley de conservación de la masa dice qué pasa en una reacción, pero no explica por qué pasa. La respuesta es una idea: toda la materia está hecha de átomos, y en una reacción esos átomos no desaparecen, solo se reorganizan.
Átomos que se reagrupan
Al aplicar corriente eléctrica al agua líquida en el laboratorio se obtienen dos gases distintos (hidrógeno y oxígeno), pero la masa combinada de ambos gases es exactamente igual a la del agua consumida. ¿Cómo es posible que una sustancia se convierta en otras totalmente distintas sin que sobre ni falte un solo gramo?
Según el modelo atómico-molecular, los elementos están formados por átomos, y estos se unen entre sí formando moléculas. En una reacción química, los enlaces entre átomos se rompen y se forman otros nuevos, pero los átomos en sí mismos ni se crean ni se destruyen.
Cambio físico y cambio químico
Cuando el hielo se derrite o el agua hierve, las moléculas de $H_2O$ se separan o se mueven distinto, pero no se rompen: sigue siendo agua. Es un cambio físico. En un cambio químico se rompen los enlaces y los átomos forman moléculas distintas.
Completa la frase con las palabras que faltan: «Según el modelo atómico-molecular, toda la materia está formada por $\dots$. Estos se agrupan formando $\dots$ y, en una…
Completa la frase con las palabras que faltan: «Según el modelo atómico-molecular, toda la materia está formada por $\dots$. Estos se agrupan formando $\dots$ y, en una reacción química, no desaparecen: solo se $\dots$ para dar sustancias nuevas».
Cuando el hielo se derrite, las moléculas siguen siendo $H_2O$; cuando el agua se descompone con corriente eléctrica, aparecen $H_2$ y $O_2$. La figura muestra las…
Cuando el hielo se derrite, las moléculas siguen siendo $H_2O$; cuando el agua se descompone con corriente eléctrica, aparecen $H_2$ y $O_2$. La figura muestra las partículas en los dos procesos.
Explica con el modelo atómico-molecular cuál de los dos cambios es químico y por qué.
Explica, usando el modelo atómico-molecular, por qué la masa se conserva en una reacción química (ley de Lavoisier): ¿qué les ocurre a los átomos durante la reacción y…
Explica, usando el modelo atómico-molecular, por qué la masa se conserva en una reacción química (ley de Lavoisier): ¿qué les ocurre a los átomos durante la reacción y qué pasa con su masa?
Al hervir agua, las moléculas $H_2O$ se separan unas de otras, pero no se rompen. a) ¿Por qué el vapor sigue siendo agua? b) ¿Qué tendría que ocurrirles a las moléculas…
Al hervir agua, las moléculas $H_2O$ se separan unas de otras, pero no se rompen.
- a) ¿Por qué el vapor sigue siendo agua?
- b) ¿Qué tendría que ocurrirles a las moléculas para que el vapor dejara de ser agua?
Al quemar una cinta de magnesio en el aire, el óxido que se forma pesa más que la cinta original. a) Explica esta ganancia de masa con el modelo atómico-molecular. b)…
Al quemar una cinta de magnesio en el aire, el óxido que se forma pesa más que la cinta original.
- a) Explica esta ganancia de masa con el modelo atómico-molecular.
- b) Predice qué pasaría con la masa total si pudiéramos pesar también todo el aire que participó en la reacción.
Leer una fórmula química
Una fórmula como $H_2O$ no es solo un nombre: es una receta exacta de qué átomos y cuántos forman la molécula. Para saber qué elemento es cada símbolo, usa la tabla periódica, donde cada casilla muestra el símbolo y el número atómico: $H$ es hidrógeno (número atómico 1), $C$ carbono (6), $N$ nitrógeno (7) y $O$ oxígeno (8).
La fórmula del agua es $H_2O$. La figura muestra su modelo de bolas. a) ¿Cuántos átomos de hidrógeno tiene una molécula de agua? b) ¿Cuántos átomos de oxígeno? c)…
La fórmula del agua es $H_2O$. La figura muestra su modelo de bolas.
- a) ¿Cuántos átomos de hidrógeno tiene una molécula de agua?
- b) ¿Cuántos átomos de oxígeno?
- c) ¿Cuántos átomos hay en total en la molécula?
La fórmula del dióxido de carbono es $CO_2$. Indica qué elementos forman su molécula y cuántos átomos de cada elemento hay en ella.
La fórmula del dióxido de carbono es $CO_2$. Indica qué elementos forman su molécula y cuántos átomos de cada elemento hay en ella.
Relaciona cada símbolo químico con su elemento: $H$, $O$, $C$ y $N$, con los nombres hidrógeno, carbono, nitrógeno y oxígeno.
Relaciona cada símbolo químico con su elemento: $H$, $O$, $C$ y $N$, con los nombres hidrógeno, carbono, nitrógeno y oxígeno.
La fórmula del amoniaco es $NH_3$. a) ¿Cuántos átomos hay en una molécula de amoniaco? b) ¿Cuántos átomos de cada elemento hay en $2\ NH_3$?
La fórmula del amoniaco es $NH_3$.
- a) ¿Cuántos átomos hay en una molécula de amoniaco?
- b) ¿Cuántos átomos de cada elemento hay en $2\ NH_3$?
Átomos unidos y átomos sueltos
No es lo mismo escribir $O_2$ que $2\ O$, aunque los dos tengan dos átomos de oxígeno. La diferencia está en si están unidos formando una molécula o sueltos por separado.
Un modelo de bolas también sirve para distinguir una mezcla de un compuesto. En el aire, las moléculas de $N_2$ y $O_2$ están sueltas y mezcladas, sin enlaces entre las de distinto tipo. En un compuesto como $H_2O$, los átomos de distintos elementos están unidos en una molécula.
Observa la figura: Explica la diferencia entre escribir $O_2$ y escribir $2\ O$: ¿cuántos átomos de oxígeno hay en cada caso y cómo están (unidos o sueltos)?
Observa la figura:
Explica la diferencia entre escribir $O_2$ y escribir $2\ O$: ¿cuántos átomos de oxígeno hay en cada caso y cómo están (unidos o sueltos)?
Queremos construir un modelo de la molécula de agua con bolas de plastilina: usamos bolas rojas para los átomos de oxígeno y bolas blancas para los de hidrógeno. a)…
Queremos construir un modelo de la molécula de agua con bolas de plastilina: usamos bolas rojas para los átomos de oxígeno y bolas blancas para los de hidrógeno.
- a) ¿Cuántas bolas de cada color necesitas para una molécula de agua?
- b) Describe cómo estarían unidas las bolas.
En un modelo de bolas, las negras son átomos de carbono, las blancas de hidrógeno y las rojas de oxígeno. Una bola negra unida a cuatro blancas representa el metano,…
En un modelo de bolas, las negras son átomos de carbono, las blancas de hidrógeno y las rojas de oxígeno. Una bola negra unida a cuatro blancas representa el metano, $CH_4$.
- a) ¿Qué molécula representa una bola negra unida a dos rojas?
- b) Describe con bolas de este modelo la molécula de agua.
En el aire, las moléculas de $N_2$ y de $O_2$ están sueltas y mezcladas; en el agua, los átomos de hidrógeno y de oxígeno están unidos formando moléculas $H_2O$, como…
En el aire, las moléculas de $N_2$ y de $O_2$ están sueltas y mezcladas; en el agua, los átomos de hidrógeno y de oxígeno están unidos formando moléculas $H_2O$, como muestra la figura.
Explica con el modelo atómico-molecular la diferencia entre una mezcla y un compuesto.
Ecuaciones químicas balanceadas
Una ecuación química es una frase con fórmulas: a la izquierda los reactivos (reactants), a la derecha los productos (products), y una flecha que significa "se transforman en". Para que respete la ley de conservación de la masa, tiene que estar balanceada: el mismo número de átomos de cada elemento a los dos lados.
Mueve los coeficientes hasta que la tabla del widget de arriba diga "balanceado" para todos los elementos. Esta es la misma idea que en la fotosíntesis, donde las plantas usan dióxido de carbono y agua para producir glucosa y oxígeno (la masa se conserva en un sistema cerrado): $6CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$ tiene 6 C, 12 H y 18 O a cada lado. Fíjate: nunca se cambian los subíndices de una fórmula, solo los coeficientes delante.
En la formación del agua, dos moléculas de hidrógeno ($2\ H_2$) reaccionan con una molécula de oxígeno ($O_2$) y se forman dos moléculas de agua ($2\ H_2O$), como…
En la formación del agua, dos moléculas de hidrógeno ($2\ H_2$) reaccionan con una molécula de oxígeno ($O_2$) y se forman dos moléculas de agua ($2\ H_2O$), como muestra el esquema de partículas.
Cuenta los átomos de hidrógeno y de oxígeno antes y después de la reacción. ¿Ha desaparecido algún átomo?
La combustión del metano se escribe así: $CH_4 + 2\ O_2 \rightarrow CO_2 + 2\ H_2O$. El esquema representa las moléculas antes y después. Cuenta los átomos de cada…
La combustión del metano se escribe así: $CH_4 + 2\ O_2 \rightarrow CO_2 + 2\ H_2O$. El esquema representa las moléculas antes y después.
Cuenta los átomos de cada elemento antes y después de la reacción y comprueba que se conservan.
Un estudiante escribe en su cuaderno la combustión del metano así: $CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$. a) Cuenta los átomos de cada elemento a los dos lados de la…
Un estudiante escribe en su cuaderno la combustión del metano así: $CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$.
- a) Cuenta los átomos de cada elemento a los dos lados de la flecha.
- b) ¿Respeta su esquema la ley de conservación de la masa?
- c) Corrige la escritura para que los átomos cuadren y explica qué cambiaste.
La síntesis industrial del amoniaco se escribe: $N_2 + 3\ H_2 \rightarrow 2\ NH_3$. a) Diseña un modelo con bolas (elige un color para cada elemento) que represente esta…
La síntesis industrial del amoniaco se escribe: $N_2 + 3\ H_2 \rightarrow 2\ NH_3$.
- a) Diseña un modelo con bolas (elige un color para cada elemento) que represente esta reacción, antes y después.
- b) Comprueba, contando átomos en tu modelo, que se cumple la conservación de la masa.
- c) ¿Cuántas moléculas de amoniaco se forman por cada molécula de nitrógeno?
Contar átomos con coeficientes
Cuando una ecuación lleva coeficientes y subíndices a la vez, hay que multiplicarlos para contar bien los átomos.
Cuenta con cuidado: a) ¿Cuántos átomos de hidrógeno y de oxígeno hay en $3\ H_2O$? b) ¿Cuántos átomos de carbono y de oxígeno hay en $5\ CO_2$?
Cuenta con cuidado:
- a) ¿Cuántos átomos de hidrógeno y de oxígeno hay en $3\ H_2O$?
- b) ¿Cuántos átomos de carbono y de oxígeno hay en $5\ CO_2$?
La formación del agua se representa así: $2\ H_2 + O_2 \rightarrow 2\ H_2O$. a) ¿Cuántas moléculas hay antes y después de la reacción? b) ¿Cuántos átomos de cada tipo…
La formación del agua se representa así: $2\ H_2 + O_2 \rightarrow 2\ H_2O$.
- a) ¿Cuántas moléculas hay antes y después de la reacción?
- b) ¿Cuántos átomos de cada tipo hay antes y después?
- c) Usa el modelo atómico-molecular para justificar la ley de conservación de la masa.
Al hacer pasar corriente eléctrica por el agua, esta se descompone: $2\ H_2O \rightarrow 2\ H_2 + O_2$. La figura muestra el aparato del experimento. a) Cuenta los…
Al hacer pasar corriente eléctrica por el agua, esta se descompone: $2\ H_2O \rightarrow 2\ H_2 + O_2$. La figura muestra el aparato del experimento.
- a) Cuenta los átomos de cada elemento antes y después.
- b) En el experimento se recoge el doble de volumen de hidrógeno que de oxígeno: relaciónalo con el número de moléculas de cada gas que se forma.
- c) ¿Se conserva la masa en esta descomposición? Justifícalo.
La formación del óxido de hierro puede escribirse: $4\ Fe + 3\ O_2 \rightarrow 2\ Fe_2O_3$. El esquema representa los átomos antes y después. a) Cuenta los átomos de…
La formación del óxido de hierro puede escribirse: $4\ Fe + 3\ O_2 \rightarrow 2\ Fe_2O_3$. El esquema representa los átomos antes y después.
- a) Cuenta los átomos de hierro y de oxígeno antes y después.
- b) Un viejo portón de hierro muy oxidado pesa más que cuando era nuevo: explícalo con el modelo atómico-molecular.
- c) ¿De dónde salieron los átomos que hacen aumentar su masa?
Vuelve al principio: la leña de la hoguera no desapareció: sus átomos de carbono e hidrógeno se unieron al oxígeno del aire y escaparon como $CO_2$ y vapor de agua. La masa se conserva porque los átomos solo cambian de pareja sin destruirse.