En esta guía vamos a estudiar la forma que la química usa para representar la composición de diferentes sustancias.
RECORDEMOS
Las SUSTANCIAS PURAS se caracterizan por presentar Composición Definida.
(si no lo recuerdas, revisa la guía de clasificación de la materia)
¿Qué se entiende por Composición Definida?
"Composición significa no solamente los elementos presentes, sino también la proporción en la cual se combinan los átomos."
(Chang & Goldsby, 2017).
"La fórmula química de una sustancia muestra su composición química y representa tanto a los elementos presentes como la proporción en la que se encuentran los átomos de dichos elementos.
La fórmula de un solo átomo es igual a su símbolo; por lo tanto, Na puede representar a un átomo de sodio. No es muy común encontrar átomos aislados en la naturaleza, salvo en el caso de los gases nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn).
Un subíndice después del símbolo de un elemento indica el número de átomos que forman una molécula."
(Whitten, 2015)
Apliquemos estas ideas a la fórmula del ácido sulfúrico (H2SO4)
¿Qué elementos están presentes en la molécula ?
La fórmula muestra los símbolos H, S y O, es decir, hidrógeno, azufre y oxígeno, respectivamente.
Recordemos que los símbolos de los elementos comienzan siempre con letras mayúsculas. Así, la fórmula CO es muy diferente a la fórmula Co
¿puedes ver la diferencia?
¿Cuál es la proporción de elementos en la molécula?
La fórmula muestra que el azufre (S) no tiene subíndice, por lo que se asume que hay 1 átomo por cada molécula.
Entonces
La proporción H : S : O en esta molécula es 2 : 1 : 4
es decir,
en 1 molécula de ácido sulfúrico, por cada
2 átomos de hidrógeno hay
1 átomo de azufre y
4 átomos de oxígeno.
Por lo tanto,
en 2 moléculas de ácido sulfúrico, tendremos
4 átomos de hidrógeno
2 átomos de azufre y
8 átomos de oxígeno.
de manera que la proporción H : S : O se mantiene
( 4 : 2 : 8 ) / 2 = 2 : 1 : 4
Y así sucesivamente,
en 3 moléculas de ácido sulfúrico, tendremos
6 átomos de hidrógeno
3 átomos de azufre y
12 átomos de oxígeno.
de manera que la proporción H : S : O se mantiene
( 6 : 3 : 12 ) / 3 = 2 : 1 : 4
Los coeficientes estequiométricos indican la cantidad de moléculas (o moles) de sustancia.
Representación gráfica de sustancias
La fórmula química molecular nos indica el tipo de elementos presentes y su proporción en una sustancia, pero no nos muestra el tipo de enlace químico y su distribución en el espacio. Para resolver esta deficiencia, se utilizan diferentes modelos moleculares
"Las moléculas son demasiado pequeñas como para poder observarlas de manera directa. Una forma efectiva para visualizarlas es mediante el uso de modelos moleculares. Por lo común se utilizan dos tipos de estos modelos: los modelos de esferas y barras, y los modelos espaciales (figura 2.12). En los primeros los átomos están representados por esferas de madera o plástico con orificios perforados en ellas. Para representar los enlaces químicos se utilizan barras o resortes. Los ángulos que se forman entre los átomos en los modelos se aproximan a los ángulos de enlace reales de las moléculas. Con excepción del átomo de H, todas las esferas son del mismo tamaño y cada tipo de átomo está representado por un color específico. En los modelos espaciales, los átomos están representados por esferas truncadas que se mantienen unidas a presión, de manera que los enlaces no se ven. El tamaño de las esferas es proporcional al tamaño de los átomos."
(Chang & Goldsby, 2017).
Al modelo espacial también se le llama Modelo Compacto.
"Las fórmulas estructurales se dibujan planas y en dos dimensiones y no suelen indicar información tridimensional específica de la molécula. Los modelos moleculares de barras y esferas y los modelos compactos nos ayudan a ver la forma y tamaño relativo de las moléculas. Estas cuatro representaciones se muestran en la figura 2.1. Los modelos de barras y esferas y los compactos muestran 1) la secuencia de enlaces, esto es, la manera en que están conectados los átomos, y 2) la distribución geométrica de los átomos en la molécula. Como veremos después, ambas tienen mucha importancia, pues determinan las propiedades de los compuestos."
(Whitten, 2015)
(Whitten, 2015)
Otros ejemplos de fórmulas químicas
Fórmula química del propano: C3H8
Fórmula estructural del propano:
Modelo de esferas y barras del propano:
Modelo espacial o compacto, del propano:
(Whitten, 2015)
Bibliografía
Chang, R. Goldsby, K. (2017). Química. 12a Ed. Mc Graw-Hill. México.
Whitten, K. Davis, R. Peck, M. Stanley, G. (2015). Química. 10a Ed. Cengage Learning. México.
Timberlake, K. (2013). Química general, orgánica y biológica. Estructuras de la vida. Educación media superior. 4a Ed. Pearson Education. México.
EJERCICIOS DE APLICACIÓN
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