Balanceo de ecuaciones químicas
En muchas casas de Colombia se cocina con gas de pipeta. Cuando el propano arde, la llama azul no «hace desaparecer» el gas: sus átomos se reorganizan y forman dióxido de carbono y agua. Si pudieras pesar todo lo que entra y todo lo que sale, la cifra sería la misma. ¿Cómo se escribe eso en una ecuación química y cómo se asegura uno de que esté bien? Eso es balancear.
La masa no se pierde
Una ecuación química es una frase en lenguaje de fórmulas: a la izquierda están los reactivos, a la derecha los productos, y la flecha dice «se transforman en».
Al reaccionar, los enlaces entre los átomos se rompen y se forman otros nuevos. Los átomos son los mismos, solo cambian de pareja. Por eso no se crea ni se destruye ninguno.
Mira la formación del agua. A la izquierda hay 4 átomos de H y 2 de O; a la derecha, también.
Pero cuidado: si escribes $H_2 + O_2 \rightarrow H_2O$, a la izquierda hay 2 átomos de O y a la derecha solo 1. Esa ecuación está desbalanceada: «perdió» un átomo, y eso es imposible.
Para comprobarlo con números se usan las masas atómicas de la tabla periódica. La masa de una fórmula es la suma de las masas de sus átomos, y se multiplica por el coeficiente.
La oxidación del hierro al aire se representa con: $Fe + O_2 \rightarrow Fe_2O_3$ a) Balancea la ecuación con los menores coeficientes enteros. b) Con las masas atómicas…
La oxidación del hierro al aire se representa con:
$Fe + O_2 \rightarrow Fe_2O_3$
- a) Balancea la ecuación con los menores coeficientes enteros.
- b) Con las masas atómicas Fe = 55,8 y O = 16,0, calcula la masa total de los reactivos y la masa total de los productos para la ecuación balanceada y comprueba que se cumple la conservación de la masa.
Coeficientes y subíndices
Para balancear solo tienes una herramienta permitida: los coeficientes, los números grandes delante de cada fórmula.
-
El coeficiente dice cuántas moléculas (o moles) de esa sustancia participan. Multiplica toda la fórmula.
-
El subíndice pertenece a la sustancia: $H_2O$ es agua y $H_2O_2$ es peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), una sustancia distinta.
En $3\,H_2SO_4$ hay 3 moléculas; cada una tiene 2 H, 1 S y 4 O. En total: 6 H, 3 S y 12 O.
Los coeficientes también se leen como relaciones molares. En $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$:
| Lectura | $H_2$ | $O_2$ | $H_2O$ |
|---|---|---|---|
| Moléculas | 2 | 1 | 2 |
| Moles | 2 mol | 1 mol | 2 mol |
| Relación | 2 | 1 | 2 |
Si reaccionan 10 mol de $H_2$, la relación 2 : 2 dice que se forman 10 mol de agua y se consumen 5 mol de $O_2$ (la mitad). Si ves la ecuación como una receta, los coeficientes son las cantidades de cada ingrediente.
La ecuación balanceada de la formación del agua es $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$. a) Interpreta los coeficientes en términos de moléculas y de moles. b) Si reaccionan 6…
La ecuación balanceada de la formación del agua es $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$.
- a) Interpreta los coeficientes en términos de moléculas y de moles.
- b) Si reaccionan 6 mol de $H_2$ con suficiente oxígeno, ¿cuántos moles de agua se forman?
- c) Explica por qué no se puede cambiar el subíndice del oxígeno para balancear la ecuación.
Un estudiante propone dos ecuaciones para la reacción entre hidrógeno y oxígeno: (I) $H_2 + O_2 \rightarrow H_2O_2$ (II) $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$ a) Argumenta si…
Un estudiante propone dos ecuaciones para la reacción entre hidrógeno y oxígeno:
-
(I) $H_2 + O_2 \rightarrow H_2O_2$
-
(II) $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$
- a) Argumenta si ambas conservan los átomos y por qué eso no basta para decir que representan la misma reacción.
- b) Explica por qué balancear no permite modificar los subíndices de las fórmulas.
- c) Balancea la combustión del butano $C_4H_{10} + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$ y calcula cuántos moles de $O_2$ se consumen al quemar 5 mol de butano.
Balanceo por tanteo
El tanteo (o inspección) es probar coeficientes ordenadamente hasta que cada elemento quede igual a ambos lados. Funciona bien en ecuaciones sencillas.
Ahora el propano de la pipeta, con el mismo procedimiento.
Un recuento en tabla ayuda a no perderse:
| Elemento | Izquierda | Derecha |
|---|---|---|
| C | $2 \cdot 2 = 4$ | $4 \cdot 1 = 4$ |
| H | $2 \cdot 6 = 12$ | $6 \cdot 2 = 12$ |
| O | $7 \cdot 2 = 14$ | $4 \cdot 2 + 6 \cdot 1 = 14$ |
Prueba tú mismo con el widget: cambia los coeficientes hasta que los átomos coincidan.
Balancea la siguiente ecuación, que representa la síntesis del amoníaco usado en fertilizantes: $N_2 + H_2 \rightarrow NH_3$ Escribe los coeficientes y comprueba que el…
Balancea la siguiente ecuación, que representa la síntesis del amoníaco usado en fertilizantes:
$N_2 + H_2 \rightarrow NH_3$
Escribe los coeficientes y comprueba que el número de átomos de cada elemento es igual a ambos lados.
El propano ($C_3H_8$) es el gas de las pipetas que se usan para cocinar en muchos hogares. Balancea su ecuación de combustión completa:…
El propano ($C_3H_8$) es el gas de las pipetas que se usan para cocinar en muchos hogares. Balancea su ecuación de combustión completa:
$C_3H_8 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$
Muestra la cantidad de átomos de C, H y O a cada lado una vez balanceada.
Balancea las siguientes ecuaciones por tanteo y explica en cada una qué elemento balanceaste primero y por qué: a) $Al + HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2$ b)…
Balancea las siguientes ecuaciones por tanteo y explica en cada una qué elemento balanceaste primero y por qué:
- a) $Al + HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2$
- b) $Ca(OH)_2 + H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 + H_2O$
También se conserva la carga
Muchas reacciones ocurren entre iones: átomos o grupos con carga eléctrica, como $Ag^+$ o $Zn^{2+}$. En esos casos no basta con igualar átomos: la carga total también debe ser la misma a ambos lados, porque los electrones no se crean ni se destruyen.
Fíjate en que $Cu + Ag^+ \rightarrow Cu^{2+} + Ag$ tiene los átomos iguales, pero la carga es $+1$ a la izquierda y $+2$ a la derecha. No está balanceada.
En química también se balancean las cargas. Balancea las siguientes ecuaciones iónicas de modo que se conserven tanto los átomos como la carga eléctrica total: a)…
En química también se balancean las cargas. Balancea las siguientes ecuaciones iónicas de modo que se conserven tanto los átomos como la carga eléctrica total:
- a) $Zn + Ag^+ \rightarrow Zn^{2+} + Ag$
- b) $Fe^{3+} + Sn^{2+} \rightarrow Fe^{2+} + Sn^{4+}$
Para cada una, escribe la carga total a la izquierda y a la derecha de la flecha.
Método del ion-electrón
Cuando una reacción tiene muchos átomos y en medio ácido participan $H^+$ y $H_2O$, el tanteo es difícil. Se separa la reacción en dos semirreacciones:
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Oxidación: una especie pierde electrones.
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Reducción: una especie gana electrones.
El agente reductor es la especie que se oxida (cede electrones); el agente oxidante es la que se reduce (los recibe).
En medio ácido, el permanganato oxida al ion hierro(II) según: $MnO_4^- + Fe^{2+} + H^+ \rightarrow Mn^{2+} + Fe^{3+} + H_2O$ Balancea la ecuación por el método del…
En medio ácido, el permanganato oxida al ion hierro(II) según:
$MnO_4^- + Fe^{2+} + H^+ \rightarrow Mn^{2+} + Fe^{3+} + H_2O$
Balancea la ecuación por el método del ion-electrón: escribe las dos semirreacciones, balancea átomos y cargas en cada una, iguala los electrones y suma. Indica cuál especie se oxida y cuál se reduce, y comprueba que la ecuación final conserva átomos y carga.
Resumen
Vuelve al principio: el propano de la pipeta arde con la ecuación balanceada $C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$; los mismos átomos de entrada son los de salida, solo reordenados.