Fórmulas e equações químicas

Ler símbolos antes de fazer contas

A linguagem química registra identidades, composições e transformações. Um símbolo representa um elemento, uma fórmula representa a composição de uma espécie ou substância, e uma equação relaciona reagentes e produtos. Saber distinguir esses níveis evita erros que nenhuma conta posterior consegue corrigir.

Os símbolos começam por letra maiúscula e podem conter uma segunda letra minúscula. Co representa cobalto; CO representa carbono e oxigênio na fórmula do monóxido de carbono. Alguns símbolos derivam de nomes históricos, como Na para sódio e Fe para ferro. A escrita convencional faz parte da informação química, não é uma preferência estética.

Índices descrevem composição

Na fórmula H₂O, o índice 2 pertence ao hidrogênio; a ausência de índice no oxigênio indica um átomo. Uma molécula de água contém dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. Mudar para H₂O₂ produz a fórmula do peróxido de hidrogênio, outra substância.

Nem toda fórmula corresponde a uma molécula discreta. NaCl representa a proporção entre íons de um retículo. Uma fórmula molecular informa quantos átomos há na molécula; uma fórmula mínima informa a menor proporção inteira entre elementos. Glicose tem fórmula molecular C₆H₁₂O₆ e fórmula mínima CH₂O. Essa simplificação não autoriza chamar uma molécula de glicose de CH₂O.

Parênteses, cargas e água de cristalização

Um índice depois de parênteses multiplica todos os átomos dentro do grupo. Em Ca(OH)₂ há um cálcio, dois oxigênios e dois hidrogênios. Em Al₂(SO₄)₃ há dois alumínios, três enxofres e doze oxigênios. O índice externo não multiplica os átomos fora dos parênteses.

Cargas de íons são escritas em sobrescrito. Ca²⁺ indica carga positiva de duas unidades elementares, enquanto o índice em Cl₂ indica dois átomos de cloro na molécula neutra. Em SO₄²⁻, o 4 conta oxigênios e o 2− indica a carga total do íon sulfato.

Em um hidrato como CaSO₄·2H₂O, o ponto separa a fórmula do sal da quantidade estequiométrica de água de cristalização. Por unidade de fórmula representada, a contagem total é um Ca, um S, seis O e quatro H. O 2 depois do ponto multiplica somente H₂O, e não a fórmula inteira à esquerda.

Coeficientes multiplicam a espécie inteira

Um número antes da fórmula é um coeficiente. Em 3H₂O, o 3 multiplica toda a composição: são seis átomos de hidrogênio e três de oxigênio na contagem de três moléculas. Na escala macroscópica, três mols de água contêm seis mols de átomos de hidrogênio e três mols de átomos de oxigênio.

O coeficiente ausente equivale a 1. Em uma equação, os coeficientes indicam proporções de quantidades de matéria, não proporções diretas de massas. Dois mols de uma substância e um mol de outra não precisam ter massas na razão 2:1, pois suas massas molares podem ser diferentes.

Setas, sinais e estados físicos

Os reagentes aparecem à esquerda da seta e os produtos à direita. O sinal de adição separa espécies participantes; não deve ser confundido com o sinal positivo de um cátion. A seta indica o sentido escrito da transformação. Setas opostas podem representar uma reação reversível ou equilíbrio, conforme o contexto.

As indicações (s), (l) e (g) significam sólido, líquido e gasoso. A indicação (aq) significa dissolvido em água: não é sinônimo de líquido puro. NaCl(aq), por exemplo, representa soluto em solução aquosa; H₂O(l) representa água líquida. Temperatura, catalisador e outras condições podem aparecer junto à seta sem serem produtos ou reagentes consumidos na proporção principal.

Exemplo resolvido: ler a combustão do metano

Considere a equação $\mathrm{CH_4(g)+2O_2(g)\rightarrow CO_2(g)+2H_2O(g)}$. Ela informa que uma quantidade de metano reage com o dobro de quantidade de oxigênio, formando a mesma quantidade de dióxido de carbono e o dobro de água, em mols.

Na contagem de átomos, há um carbono de cada lado. Os quatro hidrogênios do metano correspondem aos quatro presentes em duas águas. Dois O₂ fornecem quatro oxigênios: dois aparecem no CO₂ e outros dois nas águas. A igualdade confirma a conservação dos elementos. A notação (g) informa que a água foi representada como vapor nas condições consideradas.

Se começarmos pela escrita incompleta CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O, o ajuste deve ocorrer nos coeficientes. Trocar H₂O por H₄O para aumentar hidrogênios alteraria a espécie, em vez de balancear a reação. A identificação correta das fórmulas vem antes do balanceamento.

Erros comuns e próximos passos

Use ligações químicas para interpretar moléculas e retículos. A página de transformações físicas e químicas ajuda a reconhecer o fenômeno que a linguagem está representando.