La ecuación química y su balanceo
Cada vez que enciendes el mechero de gas en el laboratorio de tu colegio, en Managua o en León, el metano reacciona con el oxígeno del aire y se transforma en dióxido de carbono y vapor de agua. Esa transformación se puede escribir con una ecuación química: una frase corta, hecha de fórmulas, que cuenta exactamente qué entra y qué sale.
Reactivos y productos
Al echar bicarbonato en un vaso con vinagre, se produce un burbujeo intenso, el polvo blanco desaparece y se libera un gas nuevo. ¿Cómo representar de forma ordenada qué sustancias teníamos al inicio y cuáles aparecieron?
Fíjate en que la flecha no es un signo igual: en matemáticas, $=$ dice que dos cosas valen lo mismo, mientras que la flecha $\rightarrow$ dice que algo se transforma en otra cosa. Por eso en química se habla de «ecuación» pero se dibuja una flecha.
Al encender una hornilla de gas de la cocina, el metano ($\text{CH}4$) reacciona con el oxígeno del aire y se transforma en dióxido de carbono y vapor de agua. El…
Al encender una hornilla de gas de la cocina, el metano ($\text{CH}_4$) reacciona con el oxígeno del aire y se transforma en dióxido de carbono y vapor de agua. El esquema muestra las partículas de cada sustancia:
Señala cuáles son los reactivos y cuáles los productos de esta reacción.
Completa la frase con las palabras que faltan: «En una ecuación química, las sustancias que se transforman se llaman $\dots$ y se escriben a la $\dots$ de la flecha; las…
Completa la frase con las palabras que faltan: «En una ecuación química, las sustancias que se transforman se llaman $\dots$ y se escriben a la $\dots$ de la flecha; las sustancias nuevas que se forman se llaman $\dots$ y se escriben a la $\dots$».
Nadia dice: «Al quemar un papel desaparece materia, porque las cenizas pesan mucho menos que el papel original». ¿Tiene razón? Razona tu respuesta pensando en todas las…
Nadia dice: «Al quemar un papel desaparece materia, porque las cenizas pesan mucho menos que el papel original». ¿Tiene razón? Razona tu respuesta pensando en todas las sustancias que intervienen y se forman, incluidos los gases.
Subíndices y coeficientes: no es lo mismo
Lee con atención la ecuación $\text{N}2 + 3\ \text{H}2 \rightarrow 2\ \text{NH}3$ y explica con tus palabras qué cuenta: cuántas moléculas de cada sustancia reaccionan y…
Lee con atención la ecuación $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightarrow 2\ \text{NH}_3$ y explica con tus palabras qué cuenta: cuántas moléculas de cada sustancia reaccionan y cuántas moléculas se forman.
¿Qué significa el subíndice $2$ en $\text{H}2$? ¿Y el coeficiente $2$ que aparece delante en $2\ \text{H}2\text{O}$? Explica con tus palabras la diferencia entre…
¿Qué significa el subíndice $2$ en $\text{H}_2$? ¿Y el coeficiente $2$ que aparece delante en $2\ \text{H}_2\text{O}$? Explica con tus palabras la diferencia entre subíndice y coeficiente.
¿Cuántos átomos de cada elemento hay en total en $3\ \text{CO}2$? ¿Y en $2\ \text{H}2\text{O}$? La figura muestra esas moléculas: Explica cómo se cuentan los átomos…
¿Cuántos átomos de cada elemento hay en total en $3\ \text{CO}_2$? ¿Y en $2\ \text{H}_2\text{O}$? La figura muestra esas moléculas:
Explica cómo se cuentan los átomos cuando una fórmula lleva un coeficiente delante.
Para «ajustar» la ecuación $\text{H}2 + \text{O}2 \rightarrow \text{H}2\text{O}$, un alumno cambia el producto y escribe…
Para «ajustar» la ecuación $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$, un alumno cambia el producto y escribe $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}_2$. Explica por qué este truco está prohibido: qué sustancia es en realidad el $\text{H}_2\text{O}_2$ y qué significa cambiar un subíndice en una fórmula.
Estados de agregación en la ecuación
Una ecuación también puede decir en qué estado está cada sustancia. Se escribe una letra entre paréntesis, como subíndice pequeño, justo después de la fórmula.
| Símbolo | Significa | Ejemplo |
|---|---|---|
| (s) | sólido | $\text{NaCl(s)}$, la sal de mesa |
| (l) | líquido | $\text{H}_2\text{O(l)}$, agua líquida |
| (g) | gas | $\text{H}_2\text{O(g)}$, vapor de agua |
| (ac) | solución acuosa (disuelto en agua) | $\text{NaCl(ac)}$, agua salada |
| ↑ | se desprende un gas | $\text{CO}_2\uparrow$, las burbujas del bicarbonato con vinagre |
| ↓ | se forma un precipitado (sólido que se separa) | $\text{AgCl}\downarrow$ |
| Δ | la reacción necesita calor | $\text{CaCO}_3 \xrightarrow{\Delta} \text{CaO} + \text{CO}_2$ |
| ⇌ | reacción reversible (ocurre en los dos sentidos) | $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightleftharpoons 2\ \text{NH}_3$ |
Lee con atención la ecuación $\text{N}2 + 3\ \text{H}2 \rightarrow 2\ \text{NH}3$ y explica con tus palabras qué cuenta: cuántas moléculas de cada sustancia reaccionan y…
Lee con atención la ecuación $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightarrow 2\ \text{NH}_3$ y explica con tus palabras qué cuenta: cuántas moléculas de cada sustancia reaccionan y cuántas moléculas se forman.
Tipos de reacción
En Nicaragua se apaga cal viva (CaO) con agua para nixtamalizar el maíz de las tortillas, y en el cañón de Somoto la caliza se descompone al calentarse en un horno de cal. Son reacciones distintas: unas juntan sustancias y otras las separan. Fíjate en qué pasa con los reactivos y los productos para clasificarlas.
También se clasifican por su sentido y por su energía. Una reacción irreversible ocurre en un solo sentido (→) y una reversible ocurre en los dos (⇌). Una reacción exotérmica libera calor (como la combustión) y una endotérmica necesita absorber calor (Δ).
El agua oxigenada del botiquín, $\text{H}2\text{O}2$, se descompone poco a poco en agua y oxígeno. a) Ajusta la ecuación:…
El agua oxigenada del botiquín, $\text{H}_2\text{O}_2$, se descompone poco a poco en agua y oxígeno.
- a) Ajusta la ecuación: $\text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2$.
- b) El frasco de agua oxigenada indica que hay que guardarlo bien cerrado y en un lugar fresco y oscuro. Relaciona estas instrucciones con la reacción anterior y explica qué pasaría si no se siguieran.
La fina capa que protege de la corrosión a las piezas de aluminio de un avión se forma cuando el metal reacciona con el oxígeno del aire. a) Ajusta la ecuación:…
La fina capa que protege de la corrosión a las piezas de aluminio de un avión se forma cuando el metal reacciona con el oxígeno del aire.
- a) Ajusta la ecuación: $\text{Al} + \text{O}_2 \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3$.
- b) Explica por qué, al ajustar por tanteo, conviene empezar por un elemento que aparece en una sola sustancia a cada lado de la flecha.
Por qué hay que balancear: la ley de la conservación de la masa
Si quemas $16\text{ g}$ de metano con $64\text{ g}$ de oxígeno en un recipiente cerrado, la balanza marca $80\text{ g}$ antes y después de la combustión. ¿Cómo se refleja a escala de átomos que no se gana ni se pierde masa?
Ahora bien, no es lo mismo una reacción que una mezcla. Si mezclas sal y agua, la sal y el agua siguen siendo las mismas sustancias y sus átomos no se reagrupan: se pueden separar de nuevo por evaporación. En cambio, en una reacción como la del hidrógeno con el oxígeno, los enlaces de los reactivos se rompen y los mismos átomos se reagrupan para formar una sustancia nueva, el agua. En ambos casos el número total de átomos es el mismo antes y después: ninguno se crea ni se destruye.
Y si al quemar papel las cenizas pesan menos, ¿se perdió materia? (Es lo que afirmaba una compañera en clase.) No: parte del papel se fue como gases (dióxido de carbono y vapor de agua) y no los pesaste. En un recipiente cerrado, la masa total no cambia. Con una vela encendida durante un apagón pasa igual: al aire libre la balanza marca menos porque los gases escapan; en una campana hermética marca lo mismo.
Mueve los coeficientes hasta que la tabla diga «balanceado» en todos los elementos. Fíjate en que el hidrógeno y el oxígeno no se igualan a la vez con el mismo número.
¿Por qué hay que ajustar las ecuaciones químicas antes de usarlas? Nombra la ley en la que se basa el ajuste y explícala con una frase sencilla sobre lo que les ocurre a…
¿Por qué hay que ajustar las ecuaciones químicas antes de usarlas? Nombra la ley en la que se basa el ajuste y explícala con una frase sencilla sobre lo que les ocurre a los átomos en una reacción.
Cuenta los átomos de hidrógeno y de oxígeno que hay a cada lado de la ecuación $\text{H}2 + \text{O}2 \rightarrow \text{H}2\text{O}$, representada con partículas en la…
Cuenta los átomos de hidrógeno y de oxígeno que hay a cada lado de la ecuación $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$, representada con partículas en la figura, y di, sin cambiarla todavía, si está ajustada o no. Justifica tu respuesta.
Explica, usando el modelo de partículas, qué ocurre exactamente con los átomos en una reacción química: qué les pasa a los átomos de los reactivos, por qué su número…
Explica, usando el modelo de partículas, qué ocurre exactamente con los átomos en una reacción química: qué les pasa a los átomos de los reactivos, por qué su número total no cambia y en qué se diferencia una reacción química de simplemente mezclar sustancias. Ilustra tu explicación con la reacción del hidrógeno con el oxígeno para formar agua, representada con partículas en la figura:
Balancear por tanteo
Ajusta por tanteo la ecuación de formación del agua: $\text{H}2 + \text{O}2 \rightarrow \text{H}2\text{O}$. Escribe los coeficientes que necesita cada sustancia.
Ajusta por tanteo la ecuación de formación del agua: $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$. Escribe los coeficientes que necesita cada sustancia.
El gas natural de muchas casas es metano. Ajusta por tanteo su combustión: $\text{CH}4 + \text{O}2 \rightarrow \text{CO}2 + \text{H}2\text{O}$. Indica los coeficientes…
El gas natural de muchas casas es metano. Ajusta por tanteo su combustión: $\text{CH}_4 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$. Indica los coeficientes en el orden en que aparecen las sustancias.
El amoniaco se fabrica en la industria a partir de nitrógeno e hidrógeno y luego se usa para hacer fertilizantes. Ajusta la ecuación:…
El amoniaco se fabrica en la industria a partir de nitrógeno e hidrógeno y luego se usa para hacer fertilizantes. Ajusta la ecuación: $\text{N}_2 + \text{H}_2 \rightarrow \text{NH}_3$.
El magnesio de las bengalas y los fuegos artificiales arde con una luz blanca muy intensa y se forma óxido de magnesio. Ajusta la ecuación:…
El magnesio de las bengalas y los fuegos artificiales arde con una luz blanca muy intensa y se forma óxido de magnesio. Ajusta la ecuación: $\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow \text{MgO}$.
Cuando el hierro se oxida del todo se forma óxido de hierro(III). Ajusta la ecuación: $\text{Fe} + \text{O}2 \rightarrow \text{Fe}2\text{O}3$. Comprueba después contando…
Cuando el hierro se oxida del todo se forma óxido de hierro(III). Ajusta la ecuación: $\text{Fe} + \text{O}_2 \rightarrow \text{Fe}_2\text{O}_3$. Comprueba después contando los átomos de cada elemento a ambos lados.
El butano de los cilindros de gas, $\text{C}4\text{H}{10}$, arde con el oxígeno del aire y forma dióxido de carbono y agua. a) Ajusta la ecuación:…
El butano de los cilindros de gas, $\text{C}_4\text{H}_{10}$, arde con el oxígeno del aire y forma dióxido de carbono y agua.
- a) Ajusta la ecuación: $\text{C}_4\text{H}_{10} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$.
- b) Comprueba, contando los átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno a ambos lados, que tu ajuste cumple la conservación de los átomos.
El agua oxigenada del botiquín, $\text{H}2\text{O}2$, se descompone poco a poco en agua y oxígeno. a) Ajusta la ecuación:…
El agua oxigenada del botiquín, $\text{H}_2\text{O}_2$, se descompone poco a poco en agua y oxígeno.
- a) Ajusta la ecuación: $\text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2$.
- b) El frasco de agua oxigenada indica que hay que guardarlo bien cerrado y en un lugar fresco y oscuro. Relaciona estas instrucciones con la reacción anterior y explica qué pasaría si no se siguieran.
La fina capa que protege de la corrosión a las piezas de aluminio de un avión se forma cuando el metal reacciona con el oxígeno del aire. a) Ajusta la ecuación:…
La fina capa que protege de la corrosión a las piezas de aluminio de un avión se forma cuando el metal reacciona con el oxígeno del aire.
- a) Ajusta la ecuación: $\text{Al} + \text{O}_2 \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3$.
- b) Explica por qué, al ajustar por tanteo, conviene empezar por un elemento que aparece en una sola sustancia a cada lado de la flecha.
Qué significan los coeficientes ya balanceados
La ecuación balanceada de la combustión del metano es $\text{CH}4 + 2\ \text{O}2 \rightarrow \text{CO}2 + 2\ \text{H}2\text{O}$. Si se queman $5$ moléculas de metano: a)…
La ecuación balanceada de la combustión del metano es $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$. Si se queman $5$ moléculas de metano:
- a) ¿Cuántas moléculas de oxígeno se consumen?
- b) ¿Cuántas moléculas de dióxido de carbono y cuántas de agua se forman?
La ecuación ajustada de la formación del agua es $2\ \text{H}2 + \text{O}2 \rightarrow 2\ \text{H}2\text{O}$. Alguien propone dividir todos los coeficientes entre dos y…
La ecuación ajustada de la formación del agua es $2\ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O}$. Alguien propone dividir todos los coeficientes entre dos y escribir $\text{H}_2 + \frac{1}{2}\ \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$.
- a) ¿Se cumpliría todavía la conservación de los átomos?
- b) ¿Qué problema hay en hablar de «media molécula» de oxígeno?
- c) Justifica por qué, por convenio, los coeficientes de una ecuación ajustada son números enteros y los más sencillos posibles.
Algunos cohetes usan hidrógeno como combustible, que arde con oxígeno y forma vapor de agua. a) Escribe la ecuación de la reacción y ajústala. b) Si en un ensayo en…
Algunos cohetes usan hidrógeno como combustible, que arde con oxígeno y forma vapor de agua.
- a) Escribe la ecuación de la reacción y ajústala.
- b) Si en un ensayo en tierra se queman $100$ moléculas de hidrógeno, ¿cuántas moléculas de oxígeno se consumen y cuántas de agua se forman?
- c) ¿Cuántos átomos de hidrógeno hay en total antes de la reacción? ¿Y después? Relaciona tu respuesta con la ley de conservación.
Vuelve al principio: la combustión del metano del mechero se escribe con la ecuación balanceada $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$: por cada molécula de metano necesitas exactamente dos de oxígeno del aire para obtener una de dióxido de carbono y dos de vapor de agua.