Balanceo de ecuaciones químicas
En la cocina de tu casa la garrafa de gas alimenta el fuego y la llama calienta la pava para el tereré o el mate cocido. Si pudieras pesar todo el gas, todo el oxígeno y todo lo que sale (CO₂ y vapor de agua), la masa total sería la misma. ¿Cómo se escribe eso en una ecuación química y cómo se sabe que la ecuación está bien «balanceada»?
Conservación de los átomos: coeficientes y subíndices
Si en el laboratorio del colegio quemás $10\ \text{g}$ de lana de acero dentro de un matraz sellado sobre una balanza, la aguja no se mueve. En un plato abierto, el residuo pesa más porque se le suma el oxígeno del aire. La materia no aparece de la nada: se contabiliza todo lo que entra y sale.
Para saber si una ecuación está balanceada, contá los átomos de cada elemento a ambos lados: el coeficiente multiplica a todos los subíndices de su fórmula. Por ejemplo, $4\ \text{Al} + 3\ \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{Al}_2\text{O}_3$ tiene $4$ Al y $6$ O a la izquierda, y $2 \times 2 = 4$ Al y $2 \times 3 = 6$ O a la derecha.
Contá 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…
Contá 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:
Razoná si está ajustada o no. Si no lo está, indicá 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: Comprobá, 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:
Comprobá, 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 ácido clorhídrico se obtiene industrialmente haciendo reaccionar hidrógeno y cloro gaseosos. Ajustá la ecuación: $\text{H}2 + \text{Cl}2 \rightarrow \text{HCl}$.
El ácido clorhídrico se obtiene industrialmente haciendo reaccionar hidrógeno y cloro gaseosos. Ajustá la ecuación: $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{HCl}$.
Pasos para escribir la ecuación química
Antes de balancear hay que tener la ecuación bien escrita. Seguí siempre estos pasos:
Balanceo por tanteo
En ecuaciones sencillas basta «ir probando», pero con tres o cuatro sustancias conviene un orden para no deshacer lo ya hecho.
El calcio metálico reacciona con el oxígeno del aire y forma óxido de calcio, la cal viva. Ajustá 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. Ajustá la ecuación: $\text{Ca} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CaO}$.
El sodio es un metal blando que reacciona violentamente con el cloro y forma sal común. Ajustá 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. Ajustá la ecuación: $\text{Na} + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{NaCl}$.
En el laboratorio se puede obtener oxígeno calentando clorato de potasio, que se descompone en cloruro de potasio y oxígeno. Ajustá la ecuación:…
En el laboratorio se puede obtener oxígeno calentando clorato de potasio, que se descompone en cloruro de potasio y oxígeno. Ajustá la ecuación: $\text{KClO}_3 \rightarrow \text{KCl} + \text{O}_2$.
Varias sustancias: el orden evita retrocesos
Cuantas más sustancias hay, más fácil es descomponer algo ya balanceado. Respetar el orden (metales, otros no metales, H, O) reduce los retrocesos.
Método algebraico (complemento)
Cuando el tanteo se enreda, asigna una letra a cada coeficiente y plantea una ecuación por elemento. Para $a\ \text{Al} + b\ \text{HCl} \rightarrow c\ \text{AlCl}_3 + d\ \text{H}_2$: Al: $a = c$; Cl: $b = 3c$; H: $b = 2d$. Si $c = 2$, entonces $a = 2$, $b = 6$, $d = 3$, el mismo resultado de antes.
Antes de seguir, un caso donde una sustancia se descompone en tres productos: se ajusta primero por el elemento que aparece una sola vez a cada lado.
Ahora, un caso especial: cuando el propio combustible ya lleva oxígeno, como el etanol.
El mismo razonamiento sirve para la glucosa, $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$: descontá siempre los oxígenos que ya trae el combustible.
Al echar un trozo de aluminio en un tubo con ácido clorhídrico se forman cloruro de aluminio disuelto y burbujas de hidrógeno. Ajustá la ecuación:…
Al echar un trozo de aluminio en un tubo con ácido clorhídrico se forman cloruro de aluminio disuelto y burbujas de hidrógeno. Ajustá la ecuación: $\text{Al} + \text{HCl} \rightarrow \text{AlCl}_3 + \text{H}_2$.
El bioetanol que se mezcla con la nafta, $\text{C}2\text{H}6\text{O}$, arde formando dióxido de carbono y agua. Ajustá la ecuación:…
El bioetanol que se mezcla con la nafta, $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$, arde formando dióxido de carbono y agua. Ajustá la ecuación: $\text{C}_2\text{H}_6\text{O} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$. Fijate en que el propio combustible ya lleva oxígeno en su fórmula.
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. Ajustá…
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. Ajustá la ecuación: $\text{NaHCO}_3 \rightarrow \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$.
Para soldar los rieles 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 rieles 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) Ajustá la ecuación: $\text{Al} + \text{Fe}_2\text{O}_3 \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3 + \text{Fe}$.
- b) Explicá por qué conviene ajustar primero el hierro y el aluminio y dejar el oxígeno para el final.
Coeficientes fraccionarios y mínimos enteros
En la electrólisis del agua, la corriente eléctrica la descompone en hidrógeno y oxígeno gaseosos. Ajustá la ecuación:…
En la electrólisis del agua, la corriente eléctrica la descompone en hidrógeno y oxígeno gaseosos. Ajustá la ecuación: $\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2 + \text{O}_2$.
Los motores de los autos 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 autos 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. Ajustá la ecuación: $\text{NO} + \text{O}_2 \rightarrow \text{NO}_2$.
El etano, $\text{C}2\text{H}6$, acompaña al metano en el gas natural. a) Ajustá su combustión,…
El etano, $\text{C}_2\text{H}_6$, acompaña al metano en el gas natural.
- a) Ajustá su combustión, $\text{C}_2\text{H}_6 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$, manteniendo por ahora el coeficiente del etano igual a $1$: vas a comprobar que el coeficiente del oxígeno sale fraccionario.
- b) Multiplicá 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 escribió: $2\ \text{C}3\text{H}8 + 10\ \text{O}2 \rightarrow 6\ \text{CO}2 + 8\ \text{H}2\text{O}$. a) Comprobá, contando…
Al ajustar la combustión del propano, un alumno escribió: $2\ \text{C}_3\text{H}_8 + 10\ \text{O}_2 \rightarrow 6\ \text{CO}_2 + 8\ \text{H}_2\text{O}$.
- a) Comprobá, contando átomos, que su ecuación respeta la conservación de los átomos.
- b) Aun así, el profesor la marca como «mejorable». Explicá qué significa que los coeficientes deben ser los mínimos enteros posibles y reescribí la ecuación correctamente.
La ecuación en moles y los hidrocarburos
Al escribir las sustancias, fijate en cómo están formadas sus partículas: el oxígeno gaseoso forma moléculas diatómicas ($\text{O}_2$), por eso lleva subíndice, mientras que los metales como el mercurio ($\text{Hg}$) son redes de átomos sueltos y se escriben con el símbolo solo. Por eso $\text{HgO} \rightarrow \text{Hg} + \text{O}_2$ se balancea como $2\ \text{HgO} \rightarrow 2\ \text{Hg} + \text{O}_2$.
Generalicemos el balanceo de una combustión completa a cualquier hidrocarburo $\text{C}_x\text{H}_y$.
Leída al revés, la ecuación permite deducir una fórmula desconocida: si conocés los productos de una combustión balanceada, contás hacia atrás los átomos de C y H del combustible.
Volvé al principio: en el fuego de la cocina, el gas de la garrafa (propano y butano) se quema con $\text{O}_2$ y da $\text{CO}_2$ y $\text{H}_2\text{O}$. La ecuación balanceada indica cuántos moles de oxígeno gasta cada mol de gas, y los átomos que entran son los mismos que salen.
Las garrafas de gas para camping 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 garrafas de gas para camping 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:
Ajustá por tanteo la ecuación: $\text{C}_3\text{H}_8 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$. Recordá dejar el oxígeno para el 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) Ajustá 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. Explicá, con el modelo de partículas, a qué se debe esa diferencia.
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) Deducí, contando los átomos de carbono e hidrógeno que deben aparecer en los productos, la fórmula molecular de $\text{X}$.
- b) Escribí la ecuación completa ya con la fórmula encontrada.