Balanceo de ecuaciones químicas
Cuando Wilkin cocina con el tanque de gas (GLP) de su casa en Santiago, el propano se quema y desaparece. ¿A dónde se fue la materia? Nada se destruye: los átomos del gas se reorganizan en dióxido de carbono y vapor de agua. Balancear una ecuación química es escribir esa reorganización sin que sobre ni falte ningún átomo.
La conservación de la masa y lo que no se puede tocar
Si quemas lana de acero dentro de un balón sellado sobre una balanza, la aguja no se mueve. Si lo haces al aire libre, el residuo pesa más que al inicio porque el hierro se une al oxígeno del aire. ¿Se creó materia? No: el oxígeno que faltaba en la cuenta venía del aire.
Cuenta los átomos de cada elemento a ambos lados de la ecuación $\text{CH}4 + \text{O}2 \rightarrow \text{CO}2 + \text{H}2\text{O}$, tal como está escrita. La figura la…
Cuenta los átomos de cada elemento a ambos lados de la ecuación $\text{CH}_4 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$, tal como está escrita. La figura la muestra con el modelo de partículas:
Razona si está ajustada o no. Si no lo está, indica qué elementos fallan.
La fina capa que protege del aire a las piezas de aluminio de un avión es óxido de aluminio. La figura muestra las partículas que intervienen: Comprueba, contando los…
La fina capa que protege del aire a las piezas de aluminio de un avión es óxido de aluminio. La figura muestra las partículas que intervienen:
Comprueba, contando los átomos de cada elemento a ambos lados, si esta ecuación está ajustada: $4\ \text{Al} + 3\ \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{Al}_2\text{O}_3$.
El método de tanteo ordenado
Balancear "a ojo" sirve en ecuaciones sencillas. Con tres o cuatro sustancias conviene seguir un orden para no retroceder.
El ácido clorhídrico se obtiene industrialmente haciendo reaccionar hidrógeno y cloro gaseosos. Ajusta la ecuación: $\text{H}2 + \text{Cl}2 \rightarrow \text{HCl}$.
El ácido clorhídrico se obtiene industrialmente haciendo reaccionar hidrógeno y cloro gaseosos. Ajusta la ecuación: $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{HCl}$.
El calcio metálico reacciona con el oxígeno del aire y forma óxido de calcio, la cal viva. Ajusta la ecuación: $\text{Ca} + \text{O}2 \rightarrow \text{CaO}$.
El calcio metálico reacciona con el oxígeno del aire y forma óxido de calcio, la cal viva. Ajusta la ecuación: $\text{Ca} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CaO}$.
En el laboratorio se puede obtener oxígeno calentando clorato de potasio, que se descompone en cloruro de potasio y oxígeno. Ajusta la ecuación:…
En el laboratorio se puede obtener oxígeno calentando clorato de potasio, que se descompone en cloruro de potasio y oxígeno. Ajusta la ecuación: $\text{KClO}_3 \rightarrow \text{KCl} + \text{O}_2$.
Ecuaciones con varias sustancias
Cuantas más sustancias, más fácil es descuadrar algo ya balanceado. Respetar el orden (metales, otros no metales, H, O) evita retrocesos.
El catalizador de los carros termina de quemar el monóxido de carbono, un gas muy tóxico, transformándolo en dióxido de carbono. Balancea la ecuación:…
El catalizador de los carros termina de quemar el monóxido de carbono, un gas muy tóxico, transformándolo en dióxido de carbono. Balancea la ecuación: $\text{CO} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$.
Al echar un trozo de aluminio en un tubo con ácido clorhídrico se forman cloruro de aluminio disuelto y burbujas de hidrógeno. Ajusta la ecuación:…
Al echar un trozo de aluminio en un tubo con ácido clorhídrico se forman cloruro de aluminio disuelto y burbujas de hidrógeno. Ajusta la ecuación: $\text{Al} + \text{HCl} \rightarrow \text{AlCl}_3 + \text{H}_2$.
Para soldar los raíles del tren se usa la reacción de la termita: polvo de aluminio mezclado con óxido de hierro(III) reacciona desprendiendo tanto calor que el hierro…
Para soldar los raíles del tren se usa la reacción de la termita: polvo de aluminio mezclado con óxido de hierro(III) reacciona desprendiendo tanto calor que el hierro formado queda fundido.
- a) Ajusta la ecuación: $\text{Al} + \text{Fe}_2\text{O}_3 \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3 + \text{Fe}$.
- b) Explica por qué conviene ajustar primero el hierro y el aluminio y dejar el oxígeno para el final.
Coeficientes fraccionarios y mínimos enteros
Las bombonas de camping gas contienen propano, $\text{C}3\text{H}8$, que arde con el oxígeno del aire y forma dióxido de carbono y vapor de agua. La figura muestra las…
Las bombonas de camping gas contienen propano, $\text{C}_3\text{H}_8$, que arde con el oxígeno del aire y forma dióxido de carbono y vapor de agua. La figura muestra las moléculas que intervienen:
Ajusta por tanteo la ecuación: $\text{C}_3\text{H}_8 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$. Recuerda dejar el oxígeno para el final.
El etano, $\text{C}2\text{H}6$, acompaña al metano en el gas natural. a) Ajusta su combustión,…
El etano, $\text{C}_2\text{H}_6$, acompaña al metano en el gas natural.
- a) Ajusta su combustión, $\text{C}_2\text{H}_6 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$, manteniendo de momento el coeficiente del etano igual a $1$: comprobarás que el coeficiente del oxígeno sale fraccionario.
- b) Multiplica después todos los coeficientes por el número adecuado para escribir la ecuación con los mínimos coeficientes enteros posibles.
Al ajustar la combustión del propano, un alumno ha escrito: $2\ \text{C}3\text{H}8 + 10\ \text{O}2 \rightarrow 6\ \text{CO}2 + 8\ \text{H}2\text{O}$. a) Comprueba,…
Al ajustar la combustión del propano, un alumno ha escrito: $2\ \text{C}_3\text{H}_8 + 10\ \text{O}_2 \rightarrow 6\ \text{CO}_2 + 8\ \text{H}_2\text{O}$.
- a) Comprueba, contando átomos, que su ecuación respeta la conservación de los átomos.
- b) Aun así, el profesor la marca como «mejorable». Explica qué significa que los coeficientes deben ser los mínimos enteros posibles y reescribe la ecuación correctamente.
La ecuación como relación molar y el hidrocarburo general
Si generalizas el balanceo de una combustión a cualquier hidrocarburo $\text{C}_x\text{H}_y$, obtienes una fórmula que resume todos los casos que balanceaste uno a uno.
Leída al revés, la ecuación permite deducir una fórmula desconocida: si ves los productos de una combustión balanceada, cuentas hacia atrás los átomos de C y H del combustible. Por ejemplo, en $2\ \text{X} + 9\ \text{O}_2 \rightarrow 6\ \text{CO}_2 + 6\ \text{H}_2\text{O}$ hay 6 C y 12 H en los productos, repartidos entre 2 moléculas de X: X es $\text{C}_3\text{H}_6$.
La síntesis industrial del amoniaco se escribe $\text{N}2 + 3\ \text{H}2 \rightarrow 2\ \text{NH}3$, como representa la figura con el modelo de partículas: Interprétala…
La síntesis industrial del amoniaco se escribe $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightarrow 2\ \text{NH}_3$, como representa la figura con el modelo de partículas:
Interprétala de dos maneras:
- a) Con moléculas: cuántas moléculas de nitrógeno y de hidrógeno reaccionan y cuántas moléculas de amoniaco se forman.
- b) Con moles: cuántos moles de cada gas se consumen cuando se forman $2\ \text{mol}$ de amoniaco.
En la combustión completa de un hidrocarburo desconocido $\text{X}$, la ecuación ajustada es:…
En la combustión completa de un hidrocarburo desconocido $\text{X}$, la ecuación ajustada es: $2\ \text{X} + 9\ \text{O}_2 \rightarrow 6\ \text{CO}_2 + 6\ \text{H}_2\text{O}$. La figura la representa con el modelo de partículas (una molécula de cada tipo):
- a) Deduce, contando los átomos de carbono e hidrógeno que deben aparecer en los productos, la fórmula molecular de $\text{X}$.
- b) Escribe la ecuación completa ya con la fórmula encontrada.
La combustión completa de cualquier hidrocarburo $\text{C}x\text{H}y$ sigue el mismo patrón. a) Escribe la ecuación general ajustada en función de $x$ e $y$:…
La combustión completa de cualquier hidrocarburo $\text{C}_x\text{H}_y$ sigue el mismo patrón.
- a) Escribe la ecuación general ajustada en función de $x$ e $y$: $\text{C}_x\text{H}_y + \left(x + \frac{y}{4}\right)\ \text{O}_2 \rightarrow x\ \text{CO}_2 + \frac{y}{2}\ \text{H}_2\text{O}$, y justifícala contando átomos.
- b) Aplícala para predecir cuántas moléculas de $\text{O}_2$ hacen falta para quemar una molécula de heptano, $\text{C}_7\text{H}_{16}$, componente de la gasolina, y comprueba el resultado ajustando su ecuación de combustión.
Velocidad de reacción y colisiones
Una tableta efervescente en agua fría tarda minutos en deshacerse; en agua caliente, segundos. ¿Por qué la misma cantidad de reactivo reacciona a ritmos tan distintos? (Este tema se estudia a fondo en el apartado de cinética; aquí solo la idea básica.)
Subir la temperatura, aumentar la concentración o triturar un sólido (más superficie) hace más choques eficaces y acelera la reacción. Un catalizador ofrece un camino con menor energía de activación y no se consume.
El sodio es un metal blando que reacciona violentamente con el cloro y forma sal común. Ajusta la ecuación: $\text{Na} + \text{Cl}2 \rightarrow \text{NaCl}$.
El sodio es un metal blando que reacciona violentamente con el cloro y forma sal común. Ajusta la ecuación: $\text{Na} + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{NaCl}$.
El bioetanol que se mezcla con la gasolina, $\text{C}2\text{H}6\text{O}$, arde formando dióxido de carbono y agua. Ajusta la ecuación:…
El bioetanol que se mezcla con la gasolina, $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$, arde formando dióxido de carbono y agua. Ajusta la ecuación: $\text{C}_2\text{H}_6\text{O} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$. Fíjate en que el propio combustible ya lleva oxígeno en su fórmula.
Tus células «queman» la glucosa de la sangre en la respiración celular, obteniendo energía y soltando dióxido de carbono y agua. Ajusta la ecuación:…
Tus células «queman» la glucosa de la sangre en la respiración celular, obteniendo energía y soltando dióxido de carbono y agua. Ajusta la ecuación: $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$. Comprueba el resultado contando con cuidado los átomos de oxígeno a ambos lados.
Más práctica por dificultad
Ya conoces el método completo. Antes del resumen, practica con ecuaciones de distintos contextos: contaminación, cocina, respiración y soldadura.
En la electrólisis del agua, la corriente eléctrica la descompone en hidrógeno y oxígeno gaseosos. Ajusta la ecuación:…
En la electrólisis del agua, la corriente eléctrica la descompone en hidrógeno y oxígeno gaseosos. Ajusta la ecuación: $\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2 + \text{O}_2$.
El dióxido de azufre que sale de algunas chimeneas se oxida en la atmósfera a trióxido de azufre, paso previo a la formación de la lluvia ácida. Ajusta la ecuación:…
El dióxido de azufre que sale de algunas chimeneas se oxida en la atmósfera a trióxido de azufre, paso previo a la formación de la lluvia ácida. Ajusta la ecuación: $\text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{SO}_3$.
Los motores de los carros producen monóxido de nitrógeno, $\text{NO}$, que al salir al aire se oxida y forma el dióxido de nitrógeno parduzco de los episodios de…
Los motores de los carros producen monóxido de nitrógeno, $\text{NO}$, que al salir al aire se oxida y forma el dióxido de nitrógeno parduzco de los episodios de contaminación. Balancea la ecuación: $\text{NO} + \text{O}_2 \rightarrow \text{NO}_2$.
Al hornear un bizcocho, el bicarbonato de sodio de la levadura se descompone con el calor en carbonato de sodio, agua y el dióxido de carbono que esponja la masa. Ajusta…
Al hornear un bizcocho, el bicarbonato de sodio de la levadura se descompone con el calor en carbonato de sodio, agua y el dióxido de carbono que esponja la masa. Ajusta la ecuación: $\text{NaHCO}_3 \rightarrow \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$.
El fósforo de la cabeza de las cerillas arde con el oxígeno del aire y forma óxido de fósforo(V). Ajusta la ecuación:…
El fósforo de la cabeza de las cerillas arde con el oxígeno del aire y forma óxido de fósforo(V). Ajusta la ecuación: $\text{P} + \text{O}_2 \rightarrow \text{P}_2\text{O}_5$.
Los sopletes oxiacetilénicos de los talleres queman acetileno, $\text{C}2\text{H}2$, con oxígeno y alcanzan unos $3\,000\ \celsius$. a) Ajusta la combustión:…
Los sopletes oxiacetilénicos de los talleres queman acetileno, $\text{C}_2\text{H}_2$, con oxígeno y alcanzan unos $3\,000\ \celsius$.
- a) Ajusta la combustión: $\text{C}_2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$.
- b) Si al ajustarla te ha aparecido una fracción, explica cómo se convierte el ajuste en mínimos coeficientes enteros y escribe la ecuación final.
Lavoisier y Priestley estudiaron el oxígeno calentando óxido de mercurio, un polvo rojo que se descompone en mercurio líquido y oxígeno gaseoso. La figura muestra cómo…
Lavoisier y Priestley estudiaron el oxígeno calentando óxido de mercurio, un polvo rojo que se descompone en mercurio líquido y oxígeno gaseoso. La figura muestra cómo están formadas las partículas de cada sustancia:
- a) Ajusta la ecuación: $\text{HgO} \rightarrow \text{Hg} + \text{O}_2$.
- b) El mercurio se escribe $\text{Hg}$ y no $\text{Hg}_2$, mientras que el oxígeno sí lleva subíndice. Explica, con el modelo de partículas, a qué se debe esa diferencia.
Resumen
Vuelve al principio: el propano del tanque no desaparece; sus átomos de C e H pasan a $\text{CO}_2$ y $\text{H}_2\text{O}$, y por eso $\text{C}_3\text{H}_8 + 5\ \text{O}_2 \rightarrow 3\ \text{CO}_2 + 4\ \text{H}_2\text{O}$ cuenta los mismos átomos a ambos lados.