El dioxígeno y la Ley de conservación de la masa
Daniela enciende un trozo de cinta de magnesio en el laboratorio de la escuela: arde con una luz blanca muy intensa y deja un polvo blanco. Antes de encenderla, la cinta pesaba 12 g. ¿Cuánto pesará el polvo? ¿Habrá «desaparecido» algo de materia al arder, o habrá aparecido de más? Al final de la página lo sabrás.
Qué le pasa a la masa en una reacción
Cuando ocurre una reacción química, las sustancias iniciales (los reaccionantes) se transforman en sustancias nuevas (los productos). Parece que algo desaparece: la cinta de magnesio se acaba, la vela se consume, la leña se vuelve ceniza.
Pero si se pesa todo lo que participa, antes y después, la balanza da siempre el mismo valor.
Esta ley se estableció con experimentos muy cuidadosos del científico francés Antoine Lavoisier (siglo XVIII). Su idea clave fue pesar todo, también los gases, y trabajar en recipientes cerrados.
Con palabras, en un esquema:
$$\text{masa de reaccionantes} = \text{masa de productos}$$Enuncia con tus palabras la Ley de conservación de la masa y menciona el científico que contribuyó de forma decisiva a establecerla.
Enuncia con tus palabras la Ley de conservación de la masa y menciona el científico que contribuyó de forma decisiva a establecerla.
Calcular masas por diferencia
Si conoces todas las masas menos una, la ley te permite hallarla. Se trata de una suma y una resta.
La ley se cumple porque los átomos que hay antes son los mismos que hay después: solo se reordenan.
Una tira de magnesio de 12 g se quema por completo en dioxígeno y se forma óxido de magnesio. Si reaccionaron 8 g de dioxígeno, calcula la masa de óxido de magnesio que…
Una tira de magnesio de 12 g se quema por completo en dioxígeno y se forma óxido de magnesio. Si reaccionaron 8 g de dioxígeno, calcula la masa de óxido de magnesio que se obtiene y menciona la ley que aplicas.
Lisandra quema 5,6 g de hierro en dioxígeno y obtiene 8,0 g de óxido de hierro(III). Calcula la masa de dioxígeno que reaccionó. Después explica por qué, si ella pesara…
Lisandra quema 5,6 g de hierro en dioxígeno y obtiene 8,0 g de óxido de hierro(III). Calcula la masa de dioxígeno que reaccionó. Después explica por qué, si ella pesara solo el sólido que queda en la cápsula, vería que su masa es mayor que la del hierro inicial.
Una muestra de azufre de 3,2 g se quema en dioxígeno y se forman 6,4 g de dióxido de azufre. a) Calcula la masa de dioxígeno que reaccionó. b) Si se quemaran 6,4 g de…
Una muestra de azufre de 3,2 g se quema en dioxígeno y se forman 6,4 g de dióxido de azufre.
- a) Calcula la masa de dioxígeno que reaccionó.
- b) Si se quemaran 6,4 g de azufre con suficiente dioxígeno, ¿qué masa de dióxido de azufre se formaría? Justifica tu respuesta.
¿Por qué sube la masa del sólido al formarse un óxido?
Ernesto calienta lana de acero (hierro) sobre una balanza al aire. Al terminar, la balanza marca más. ¿Se creó masa?
No. El hierro reaccionó con el dioxígeno del aire, y ese dioxígeno no estaba en el platillo. Solo se pesaba el hierro al inicio; al final se pesa el óxido, que contiene el hierro más el dioxígeno que se combinó con él.
La masa total se conserva; lo que cambió es que ahora el dioxígeno forma parte del sólido. Si el producto es un gas que escapa (como el dióxido de carbono de una combustión de carbón), pasa lo contrario: el sólido que queda pesa menos.
Ernesto pesa un trozo de lana de acero (hierro) y lo coloca en un platillo de una balanza. Lo calienta fuertemente al aire hasta que se oxida y vuelve a pesarlo: la masa…
Ernesto pesa un trozo de lana de acero (hierro) y lo coloca en un platillo de una balanza. Lo calienta fuertemente al aire hasta que se oxida y vuelve a pesarlo: la masa ha aumentado. Su compañero Adrián dice que esto contradice la Ley de conservación de la masa. Argumenta si Adrián tiene razón, indicando qué sustancia interviene que Ernesto no estaba pesando.
Se quema una cinta de magnesio en un recipiente cerrado que contiene aire y el conjunto se pesa antes y después de la reacción. Luego se repite el experimento con la…
Se quema una cinta de magnesio en un recipiente cerrado que contiene aire y el conjunto se pesa antes y después de la reacción. Luego se repite el experimento con la cinta quemada en un recipiente abierto sobre una balanza. Compara los resultados esperados en ambos casos, escribe la ecuación igualada de la reacción de formación del óxido de magnesio y explica cómo se relacionan las cantidades de átomos de cada elemento antes y después.
La ley y las ecuaciones químicas: contar átomos
A nivel de partículas, la ley significa que los átomos no se crean ni se destruyen: se reordenan. Por eso, en una ecuación química, debe haber los mismos átomos de cada elemento a ambos lados. Cuando es así, la ecuación está igualada.
Para el carbono: $C + O_2 \rightarrow CO_2$
| Elemento | Reaccionantes | Producto |
|---|---|---|
| C | 1 | 1 |
| O | 2 | 2 |
Hay los mismos átomos de cada elemento: la ecuación está igualada.
Para igualar se escriben coeficientes delante de las fórmulas. Nunca se cambian los subíndices: cambiarlos sería cambiar la sustancia.
Y así responde Daniela: los 12 g de magnesio se unen con dioxígeno, y el polvo blanco pesa más de 12 g. Cuánto más lo da la ley: la masa de dioxígeno que se combinó. En el ejemplo anterior, 8 g, y el óxido pesa 20 g.
El carbono arde en dioxígeno y forma dióxido de carbono según la ecuación: $C + O_2 \rightarrow CO_2$ Indica cuántos átomos de cada elemento hay en los reactivos y…
El carbono arde en dioxígeno y forma dióxido de carbono según la ecuación:
$C + O_2 \rightarrow CO_2$
Indica cuántos átomos de cada elemento hay en los reactivos y cuántos en el producto. ¿Está la ecuación igualada?
Iguala la siguiente ecuación química y comprueba que se cumple la Ley de conservación de la masa contando los átomos de cada elemento: $Al + O_2 \rightarrow Al_2O_3$
Iguala la siguiente ecuación química y comprueba que se cumple la Ley de conservación de la masa contando los átomos de cada elemento:
$Al + O_2 \rightarrow Al_2O_3$
Resumen
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Ley de conservación de la masa: en una reacción química, la masa de los reaccionantes es igual a la de los productos (Lavoisier).
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Con ella calculas por diferencia la masa que no conoces: $m_{\text{metal}} + m_{O_2} = m_{\text{óxido}}$.
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Un sólido gana masa al oxidarse porque se combina con el dioxígeno del aire, que no se pesaba; si el producto es un gas que escapa, el sólido pierde masa.
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En un recipiente cerrado, la masa total no cambia.
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Una ecuación está igualada cuando hay los mismos átomos de cada elemento a ambos lados; se igualan con coeficientes, nunca con subíndices.
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Vuelve al principio: el polvo blanco de óxido de magnesio pesa más que la cinta, pero no se creó materia, solo se sumó el dioxígeno.