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Física y Química 3.º ESO · Las ecuaciones químicas

Cómo se lee una ecuación química: coeficientes, subíndices y estados físicos

Objetivo: Al terminar, sabrás interpretar todos los símbolos de una ecuación química: distinguir coeficientes y subíndices, contar los átomos de cada elemento a cada lado, leer y añadir los estados físicos (s, l, g, aq) y las condiciones de la reacción.

Explicación

Las partes de una ecuación química

Observa la ecuación de la formación del agua:

$2\,\text{H}_2(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g}) \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}(\text{l})$

Símbolo	Nombre	Qué indica
$\text{H}_2$ , $\text{O}_2$ , $\text{H}_2\text{O}$	Fórmulas	Qué sustancias intervienen
El 2 pequeño de $\text{H}_2$	Subíndice	Cuántos átomos de ese elemento hay en una molécula
El 2 grande delante de $\text{H}_2$ y de $\text{H}_2\text{O}$	Coeficiente	Cuántas moléculas (o unidades) de esa sustancia intervienen. El 1 no se escribe
(g), (l), (s), (aq)	Estado físico	gas, líquido, sólido o disuelto en agua (aqua)

A veces, encima de la flecha se indican las condiciones de la reacción: $\Delta$ (hay que calentar), luz, o el nombre de un catalizador.

Coeficiente y subíndice no son lo mismo

El subíndice afecta solo al símbolo que tiene justo delante: en $\text{H}_2\text{O}$ hay 2 H y 1 O.
El coeficiente multiplica a toda la fórmula: $3\,\text{H}_2\text{O}$ son 3 moléculas de agua, con $3 \cdot 2 = 6$ átomos de H y $3 \cdot 1 = 3$ de O.

$\text{átomos de un elemento} = \text{coeficiente} \times \text{subíndice}$

Si cambias un subíndice, cambias la sustancia: $\text{H}_2\text{O}$ es agua y $\text{H}_2\text{O}_2$ es agua oxigenada. Por eso, en una ecuación, los subíndices nunca se tocan; solo se pueden cambiar los coeficientes.

Cómo se lee una ecuación

$2\,\text{H}_2(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g}) \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ se lee: «Dos moléculas de hidrógeno gaseoso reaccionan con una molécula de oxígeno gaseoso para dar dos moléculas de agua líquida».

Si contamos los átomos: a la izquierda hay $2 \cdot 2 = 4$ H y $1 \cdot 2 = 2$ O; a la derecha, $2 \cdot 2 = 4$ H y $2 \cdot 1 = 2$ O. Hay los mismos átomos de cada elemento a los dos lados: decimos que la ecuación está ajustada.

Puntos clave

Subíndice: átomos de un elemento en una molécula; afecta solo al símbolo que tiene delante.
Coeficiente: número de moléculas o unidades de la sustancia; multiplica a toda la fórmula. El 1 no se escribe.
Átomos de un elemento = coeficiente × subíndice.
Estados físicos: (s) sólido, (l) líquido, (g) gas, (aq) disuelto en agua.
Encima de la flecha pueden indicarse condiciones: Δ (calor), luz, catalizador.
Los subíndices no se cambian nunca: cambiarían la sustancia.
Ecuación ajustada: los mismos átomos de cada elemento a cada lado.

Errores frecuentes

ErrorContar solo el subíndice y olvidar el coeficiente: en $3\,\text{H}_2\text{O}$ «hay 2 H».
Cómo corregirloMultiplica coeficiente por subíndice: $3 \cdot 2 = 6$ átomos de H.
ErrorAplicar el subíndice a toda la fórmula: en $\text{CO}_2$ «hay 2 C y 2 O».
Cómo corregirloEl subíndice solo afecta al símbolo que tiene delante: en $\text{CO}_2$ hay 1 C y 2 O.
ErrorConfundir $2\,\text{O}$ , $\text{O}_2$ y $2\,\text{O}_2$ .
Cómo corregirlo $2\,\text{O}$ son dos átomos sueltos; $\text{O}_2$ , una molécula de dos átomos; $2\,\text{O}_2$ , dos moléculas (4 átomos).
ErrorEscribir (l) para una sustancia disuelta en agua, como el ácido clorhídrico.
Cómo corregirloSi la sustancia está disuelta en agua se escribe (aq); (l) es solo para sustancias líquidas puras, como el agua o el mercurio.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. La bombona de camping numérico (contar átomos)

Los hornillos de camping queman propano. La ecuación de su combustión es: $\text{C}_3\text{H}_8(\text{g}) + 5\,\text{O}_2(\text{g}) \rightarrow 3\,\text{CO}_2(\text{g}) + 4\,\text{H}_2\text{O}(\text{g})$ a) Léela en voz alta. b) Cuenta los átomos de cada elemento a cada lado. ¿Está ajustada?

Resolución

a) «Una molécula de propano gaseoso reacciona con cinco moléculas de oxígeno gaseoso para dar tres moléculas de dióxido de carbono gaseoso y cuatro moléculas de agua en estado gaseoso (vapor)».

b) Multiplicamos coeficiente × subíndice:

Elemento	Reactivos	Productos
C	$1 \cdot 3 = 3$	$3 \cdot 1 = 3$
H	$1 \cdot 8 = 8$	$4 \cdot 2 = 8$
O	$5 \cdot 2 = 10$	$3 \cdot 2 + 4 \cdot 1 = 10$

Hay los mismos átomos de cada elemento a cada lado: está ajustada. Fíjate en que el O aparece en dos productos: hay que sumar los dos.

Ejemplo 2. Cinc en ácido clorhídrico experimental (estados físicos)
En el laboratorio echamos un trozo de cinc en un tubo de ensayo con ácido clorhídrico (cloruro de hidrógeno disuelto en agua). El cinc va desapareciendo, salen burbujas de hidrógeno y queda una disolución de cloruro de cinc: $\text{Zn}(\text{s}) + 2\,\text{HCl}(\text{aq}) \rightarrow \text{ZnCl}_2(\text{aq}) + \text{H}_2(\text{g})$ Explica qué significa cada estado físico y relaciónalo con lo que se observa.

Resolución
- $\text{Zn}(\text{s})$ : el cinc es un sólido (el trozo de metal que va desapareciendo).
- $\text{HCl}(\text{aq})$ : el cloruro de hidrógeno está disuelto en agua (el ácido clorhídrico del tubo).
- $\text{ZnCl}_2(\text{aq})$ : el cloruro de cinc que se forma queda disuelto; por eso no vemos ningún sólido nuevo.
- $\text{H}_2(\text{g})$ : el hidrógeno es un gas: son las burbujas que salen.
El coeficiente 2 del $\text{HCl}$ indica que por cada átomo de cinc reaccionan dos unidades de $\text{HCl}$ .
Ejemplo 3. ¿2 O, O₂ o 2 O₂? modelo de partículas (coeficiente frente a subíndice)
Representa con bolas (● = O; ■ = C) y explica la diferencia entre: a) $2\,\text{O}$ , $\text{O}_2$ y $2\,\text{O}_2$ ; b) $2\,\text{CO}$ y $\text{CO}_2$ .

Resolución
a)
- $2\,\text{O}$ : ● ● → dos átomos sueltos de oxígeno.
- $\text{O}_2$ : ●● → una molécula formada por dos átomos.
- $2\,\text{O}_2$ : ●● ●● → dos moléculas, con 4 átomos en total.
b)
- $2\,\text{CO}$ : ■● ■● → dos moléculas de monóxido de carbono (2 C y 2 O), un gas muy tóxico.
- $\text{CO}_2$ : ●■● → una molécula de dióxido de carbono (1 C y 2 O), el gas que exhalamos.
El 2 de $\text{CO}_2$ (subíndice) está dentro de la molécula; el de $2\,\text{CO}$ (coeficiente) indica cuántas moléculas hay. Son sustancias distintas.

Ejercicios

De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.

1. Fácil
¿Cuántas moléculas y cuántos átomos de cada elemento hay en: a) $3\,\text{H}_2\text{O}$ ; b) $2\,\text{CO}_2$ ; c) $4\,\text{NH}_3$ ; d) $2\,\text{H}_2\text{SO}_4$ ?

Ver solución
a) 3 moléculas: 6 H, 3 O. b) 2: 2 C, 4 O. c) 4: 4 N, 12 H. d) 2: 4 H, 2 S, 8 O.
Átomos = coeficiente × subíndice. a) 3 moléculas: H $3 \cdot 2 = 6$ ; O $3 \cdot 1 = 3$ . b) 2 moléculas: C $2 \cdot 1 = 2$ ; O $2 \cdot 2 = 4$ . c) 4 moléculas: N $4 \cdot 1 = 4$ ; H $4 \cdot 3 = 12$ . d) 2 moléculas: H $2 \cdot 2 = 4$ ; S $2 \cdot 1 = 2$ ; O $2 \cdot 4 = 8$ .
2. Fácil
Escribe con símbolos y fórmulas: a) tres átomos de nitrógeno; b) una molécula de nitrógeno; c) tres moléculas de nitrógeno; d) dos moléculas de agua. Representa con bolas los apartados a, b y c (△ = N).

Ver solución
a) 3 N (△ △ △). b) N₂ (△△). c) 3 N₂ (△△ △△ △△). d) 2 H₂O.
a) $3\,\text{N}$ : △ △ △ (tres átomos sueltos). b) $\text{N}_2$ : △△ (una molécula de dos átomos). c) $3\,\text{N}_2$ : △△ △△ △△ (tres moléculas, 6 átomos). d) $2\,\text{H}_2\text{O}$ .
3. Media
Lee esta ecuación en voz alta y explica qué significan el símbolo $\Delta$ y los estados físicos: $\text{CaCO}_3(\text{s}) \xrightarrow{\ \Delta\ } \text{CaO}(\text{s}) + \text{CO}_2(\text{g})$

Ver solución
Al calentar, una unidad de carbonato de calcio sólido se descompone en una de óxido de calcio sólido y una molécula de dióxido de carbono gaseoso.
«Al calentar ( $\Delta$ ), una unidad de carbonato de calcio sólido se descompone en una unidad de óxido de calcio sólido y una molécula de dióxido de carbono gaseoso». $\Delta$ indica que hay que calentar para que la reacción ocurra. Los coeficientes son todos 1 (no se escriben). Hablamos de «unidades» porque el carbonato y el óxido de calcio son compuestos iónicos, que no forman moléculas.
4. Media
Al echar una cinta de magnesio (sólido) en ácido clorhídrico (cloruro de hidrógeno disuelto en agua), se forma cloruro de magnesio, que queda disuelto, y se desprende hidrógeno gaseoso. Añade los estados físicos a la ecuación: $\text{Mg} + 2\,\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{H}_2$

Ver solución
Mg(s) + 2 HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)
$\text{Mg}(\text{s}) + 2\,\text{HCl}(\text{aq}) \rightarrow \text{MgCl}_2(\text{aq}) + \text{H}_2(\text{g})$ El magnesio es sólido; el cloruro de hidrógeno y el cloruro de magnesio están disueltos en agua (aq); el hidrógeno es un gas.

5. Media

El acetileno ( $\text{C}_2\text{H}_2$ ) es el gas que se quema en los sopletes de soldadura. Cuenta los átomos de cada elemento a cada lado de su ecuación de combustión y di si está ajustada: $2\,\text{C}_2\text{H}_2 + 5\,\text{O}_2 \rightarrow 4\,\text{CO}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}$

Ver solución

C: 4 y 4; H: 4 y 4; O: 10 y 10. Está ajustada.

Elemento	Reactivos	Productos
C	$2 \cdot 2 = 4$	$4 \cdot 1 = 4$
H	$2 \cdot 2 = 4$	$2 \cdot 2 = 4$
O	$5 \cdot 2 = 10$	$4 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 10$
Los mismos átomos a cada lado: está ajustada.

6. Difícil
Ana tiene el esquema $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$ y quiere que haya los mismos átomos de oxígeno a cada lado. Escribe: $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}_2$ . a) ¿Hay ahora los mismos átomos a cada lado? b) ¿Qué ha hecho mal? c) Comprueba que $2\,\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}$ sí es correcta.

Ver solución
a) Sí. b) Ha cambiado un subíndice: H₂O₂ es agua oxigenada, no agua. c) H: 4 y 4; O: 2 y 2.
a) Sí: 2 H y 2 O a cada lado. b) Ha cambiado el subíndice del oxígeno en el agua: $\text{H}_2\text{O}_2$ es peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), otra sustancia. La reacción ya no representa la formación del agua. c) Con coeficientes: H $2 \cdot 2 = 4$ a la izquierda y $2 \cdot 2 = 4$ a la derecha; O $1 \cdot 2 = 2$ a la izquierda y $2 \cdot 1 = 2$ a la derecha. ✔ Se han cambiado coeficientes, no subíndices.

Para practicar más

1. Fácil
¿Cuántos átomos de cada elemento hay en: a) $5\,\text{O}_2$ ; b) $3\,\text{CH}_4$ ; c) $2\,\text{Al}_2\text{O}_3$ ; d) $4\,\text{HCl}$ ?

Ver solución
a) 10 O. b) 3 C, 12 H. c) 4 Al, 6 O. d) 4 H, 4 Cl.
a) O: $5 \cdot 2 = 10$ . b) C: $3 \cdot 1 = 3$ ; H: $3 \cdot 4 = 12$ . c) Al: $2 \cdot 2 = 4$ ; O: $2 \cdot 3 = 6$ . d) H: $4 \cdot 1 = 4$ ; Cl: $4 \cdot 1 = 4$ .
2. Media
La síntesis del amoníaco, que se usa para fabricar abonos, es: $\text{N}_2(\text{g}) + 3\,\text{H}_2(\text{g}) \rightarrow 2\,\text{NH}_3(\text{g})$ a) Léela en voz alta. b) ¿Cuántas moléculas hay en los reactivos y cuántas en los productos? c) Cuenta los átomos de cada elemento a cada lado.

Ver solución
a) Una molécula de nitrógeno y tres de hidrógeno (gases) dan dos de amoníaco (gas). b) 4 y 2. c) N: 2 y 2; H: 6 y 6.
a) «Una molécula de nitrógeno gaseoso reacciona con tres moléculas de hidrógeno gaseoso para dar dos moléculas de amoníaco gaseoso». b) Reactivos: $1 + 3 = 4$ moléculas; productos: 2 moléculas. c) N: $1 \cdot 2 = 2$ y $2 \cdot 1 = 2$ . H: $3 \cdot 2 = 6$ y $2 \cdot 3 = 6$ . Hay menos moléculas, pero los mismos átomos.
3. Media
El sodio es un metal tan reactivo que se guarda en aceite. Si se echa un trocito (sólido) en agua (líquida), reacciona violentamente: se forma hidróxido de sodio, que queda disuelto, y se desprende hidrógeno gaseoso. Añade los estados físicos y comprueba que está ajustada: $2\,\text{Na} + 2\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\,\text{NaOH} + \text{H}_2$

Ver solución
2 Na(s) + 2 H₂O(l) → 2 NaOH(aq) + H₂(g). Na: 2 y 2; H: 4 y 4; O: 2 y 2.
$2\,\text{Na}(\text{s}) + 2\,\text{H}_2\text{O}(\text{l}) \rightarrow 2\,\text{NaOH}(\text{aq}) + \text{H}_2(\text{g})$ Na: 2 y $2 \cdot 1 = 2$ . H: $2 \cdot 2 = 4$ y $2 \cdot 1 + 1 \cdot 2 = 4$ . O: $2 \cdot 1 = 2$ y $2 \cdot 1 = 2$ . ✔ Está ajustada.
4. Difícil
La cal apagada es hidróxido de calcio, $\text{Ca(OH)}_2$ . El subíndice 2 que va detrás del paréntesis afecta a todo lo que hay dentro. ¿Cuántos átomos de cada elemento hay en: a) una unidad de $\text{Ca(OH)}_2$ ; b) $3\,\text{Ca(OH)}_2$ ?

Ver solución
a) 1 Ca, 2 O, 2 H. b) 3 Ca, 6 O, 6 H.
a) $\text{Ca(OH)}_2$ : 1 Ca; el grupo OH aparece 2 veces: $2 \cdot 1 = 2$ O y $2 \cdot 1 = 2$ H. b) Multiplicamos por el coeficiente 3: Ca $3 \cdot 1 = 3$ ; O $3 \cdot 2 = 6$ ; H $3 \cdot 2 = 6$ .
5. Media
La herrumbre que aparece en las verjas de hierro es, sobre todo, óxido de hierro(III). Una forma sencilla de escribir su formación es: $4\,\text{Fe}(\text{s}) + 3\,\text{O}_2(\text{g}) \rightarrow 2\,\text{Fe}_2\text{O}_3(\text{s})$ a) Léela en voz alta. b) Comprueba si está ajustada.

Ver solución
a) Cuatro átomos de hierro sólido y tres moléculas de oxígeno gaseoso dan dos unidades de óxido de hierro(III) sólido. b) Fe: 4 y 4; O: 6 y 6. Sí.
a) «Cuatro átomos de hierro sólido reaccionan con tres moléculas de oxígeno gaseoso para dar dos unidades de óxido de hierro(III) sólido». b) Fe: $4$ y $2 \cdot 2 = 4$ . O: $3 \cdot 2 = 6$ y $2 \cdot 3 = 6$ . Está ajustada.