3.4 Interpretación macroscópica

Como has podido ver, la interpretación microscópica de las reacciones químicas es muy sencilla de comprender, pero presenta un importante problema práctico: en el laboratorio nunca se trabaja a esa escala, sino que se miden masas y volúmenes, por lo que es necesario "traducir" esta información a unidades de masa (concretamente a las unidades de masa atómica que ya estudiaste en un tema anterior).
 
En el caso de la reacción de síntesis del agua, teniendo en cuenta que las masas atómicas son: hidrógeno = 1 u y oxígeno = 16 u, puedes calcular la masa molecular del hidrógeno (H2) = 2, del oxígeno (O2) = 32 y del agua (H2O), que resulta ser 18 u. Ahora bien, como la reacción tiene lugar entre 2 moléculas de hidrógeno con 1 de oxígeno para obtener 2 moléculas de agua, es posible escribir que:

4 u de H2 + 32 u de O2 → 36 u de H2O

Observa que ya tienes la proporción entre masas que necesitabas. Estas masas están expresadas en unidades de masa atómica (u), pero como la ley de las proporciones constantes indica que estas proporciones deben ser siempre las mismas, tendrán que verificarse independientemente de las unidades en las que la masa se exprese. Por ello es posible afirmar que siempre que el hidrógeno y el oxígeno reaccionen para producir agua, lo harán en la siguiente proporción:

\frac{masa\,de\,agua}{masa\,de\,hidrogeno} = \frac{36}{4} \\ \frac{masa\,de\,agua}{masa\,de\,oxigeno} = \frac{36}{32} \\ \frac{masa\,de\,oxigeno}{masa\,de\,hidrogeno} = \frac{32}{4} \\

Esto ocurrirá así independientemente de la unidad de masa que utilices (u, kg, pero normalmente gramos) y te permitirá realizar cálculos con las masas de las sustancias que intervienen en una reacción química.

Estos resultados pueden obtenerse alternativamente a través de un concepto que ya conoces: el de cantidad de sustancia, y su unidad el mol. Recuerda que se definía el mol como la cantidad de sustancia que contiene el número de Avogadro (NA = 6,022·1023 partículas) de unidades elementales de dicha sustancia.
 
Como has visto en la interpretación microscópica, los coeficientes estequiométricos muestran la proporción de cada una de las partículas que intervienen, y dado que es una proporción, ésta no debe variar al multiplicar todos sus miembros por un mismo número. En el caso que nos ocupa, multiplicando por NA se obtiene:

2·NA moléculas de H2 + 1·NA moléculas de O2 → 2·NA moléculas de H2O

o lo que es lo mismo:

2 moles de H2 + 1 mol de O2 → 2 moles de H2O

dando lugar a la relación macroscópica entre cantidades de sustancia de reactivos y de productos.

Observa la reacción anterior y fíjate en que aunque en las reacciones químicas se conserva la masa, no lo hace el número de partículas ni la cantidad de sustancia.

Reflexiona

Uno de los métodos de producción del aluminio que menos energía precisa es aquel en el que se utiliza un proceso cerrado que mejora el rendimiento de los procesos tradicionales.

En él, las reacciones químicas que tienen lugar son las siguientes:

Al2O3 + C + Cl2 → AlCl3 + CO2

AlCl3 electrólisis Al + Cl2

Ajusta las ecuaciones químicas e interprétalas a escala macroscópica.