Ajuste de ecuaciones químicas
Lavoisier pesó con precisión los reactivos y los productos de sus experimentos y comprobó algo que hoy parece evidente: la masa total no cambia. Ningún átomo aparece ni desaparece en una reacción química, solo se reorganiza en sustancias distintas. Esa ley, la conservación de la masa, es la razón última por la que ajustamos ecuaciones: un coeficiente mal puesto estaría afirmando que se han creado o destruido átomos de la nada.
La ley de conservación de la masa y lo que no se puede tocar
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: un algoritmo, no un golpe de suerte
Ajustar "a ojo" funciona en ecuaciones muy simples, pero en cuanto hay tres o cuatro sustancias conviene seguir un procedimiento ordenado para no tener que volver atrás una y otra vez.
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: el orden evita retrocesos
Cuantas más sustancias intervienen, más fácil es descompensar algo que ya tenías ajustado al tocar otra parte de la ecuación. Seguir estrictamente el orden del apartado anterior (metales, resto de no metales, H, O) minimiza esos retrocesos.
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: $\text{Al} + \text{HCl} \rightarrow \text{AlCl}_3 + \text{H}_2$.
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: $\text{NaHCO}_3 \rightarrow \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$.
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 el criterio del mínimo entero
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.
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.
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 relación molar y la fórmula general de un hidrocarburo
Esta lectura en moles no es solo un apunte curioso: si generalizamos el ajuste de una combustión a cualquier hidrocarburo $\text{C}_x\text{H}_y$, obtenemos una fórmula que sirve para todos los casos particulares que has ajustado uno a uno.
Esta misma idea, leída al revés, permite deducir una fórmula desconocida: si conoces los productos de una combustión ya ajustada, puedes contar hacia atrás cuántos átomos de C y de H tenía el combustible de partida.
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 teoría de colisiones
Elevar la temperatura suele aumentar la velocidad porque una fracción mayor de choques supera la barrera. Aumentar la concentración de reactivos en disolución o gases suele aumentar los encuentros. Triturar un sólido aumenta la superficie de contacto. Un catalizador proporciona un camino con menor energía de activación: participa en etapas intermedias y se regenera; no aporta energía neta ni aumenta por sí solo el rendimiento de equilibrio.
Diseña una comparación con una tableta efervescente entera y otra triturada: misma masa, agua, temperatura y recipiente. Repite y mide el tiempo hasta el mismo criterio final; cambia solo la superficie. Hazlo bajo supervisión, con gafas, sin ingerir productos ni cerrar el recipiente. Anota hipótesis, variables, dispersión y límites: variar también la temperatura impediría atribuir el cambio a un solo factor.
El esquema relaciona las ideas principales: