La ecuación química y su balanceo
Cada vez que enciendes la estufa de gas de la cocina, el metano del gas 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 mezclar vinagre y bicarbonato de sodio (baking soda) en un vaso, se produce un burbujeo intenso y el polvo blanco desaparece mientras se libera un gas nuevo; ¿cómo podemos representar de forma ordenada y concisa qué sustancias teníamos al inicio y cuáles han aparecido?
Al encender una estufa 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…
Al encender una estufa 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
¿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 estudiante cambia el producto y escribe…
Para «ajustar» la ecuación $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$, un estudiante 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.
Por qué hay que balancear: la conservación de la masa
Si quemas $16\text{ g}$ de metano con $64\text{ g}$ de oxígeno en un recipiente cerrado herméticamente, la balanza marca exactamente $80\text{ g}$ antes y después de la combustión; ¿cómo se refleja a escala atómica que no se gane ni se pierda nada de masa?
Mueve los coeficientes hasta que la tabla diga "balanceado" en todos los elementos. Fíjate en que el hidrógeno y el oxígeno no se balancean a la vez con el mismo número.
Sistemas cerrados y abiertos
La masa total se conserva en un sistema cerrado (closed system): nada entra ni sale. Si el recipiente está abierto, los gases escapan y la balanza marca menos, pero la materia no desapareció: está en el aire. Por ejemplo, al quemar papel quedan cenizas, pero también se forman dióxido de carbono y vapor de agua que se van al aire. Y si pones vinagre y Alka-Seltzer en una bolsa con cierre hermético, la bolsa se infla y la masa total no cambia.
Reacción o mezcla
Al mezclar arena y sal, cada sustancia sigue siendo la misma y se pueden separar. En una reacción química los átomos se separan de sus compañeros y se vuelven a unir de otra forma, así que aparecen sustancias nuevas. En los dos casos el número de átomos no cambia.
¿Por qué hay que balancear las ecuaciones químicas antes de usarlas? Nombra la ley en la que se basa el balanceo y explícala con una frase sencilla sobre lo que les…
¿Por qué hay que balancear las ecuaciones químicas antes de usarlas? Nombra la ley en la que se basa el balanceo 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 (balanceada) o no. Justifica tu respuesta.
En un recipiente cerrado se queman completamente $12\ \text{g}$ de carbono con $32\ \text{g}$ de oxígeno y se forma dióxido de carbono. El esquema representa el…
En un recipiente cerrado se queman completamente $12\ \text{g}$ de carbono con $32\ \text{g}$ de oxígeno y se forma dióxido de carbono. El esquema representa el recipiente cerrado antes y después de la reacción:
¿Qué masa de dióxido de carbono se obtiene? ¿En qué ley te basas para afirmarlo sin necesidad de pesarlo?
Colocamos una vela encendida sobre una balanza de precisión en dos situaciones: a) Al aire libre: la balanza marca cada vez menos a medida que la vela se consume. b)…
Colocamos una vela encendida sobre una balanza de precisión en dos situaciones:
- a) Al aire libre: la balanza marca cada vez menos a medida que la vela se consume.
- b) Dentro de una campana de vidrio hermética: la marca apenas cambia.
La figura muestra los dos montajes:
Explica los dos resultados usando la ley de conservación de la masa y razona si en alguno de los casos «desaparece» materia de verdad.
Balancear por tanteo (trial and error)
Muchas reacciones van más rápido con calor o con luz. El agua oxigenada ($\text{H}_2\text{O}_2$) se descompone en agua y oxígeno, $2\ \text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2$. Por eso se guarda en un frasco cerrado, fresco y oscuro: así la reacción es más lenta.
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 butano de los tanques 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 tanques 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.
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?
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.
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 una prueba 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 una prueba 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 de la estufa 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 transformarse en una de dióxido de carbono y dos de vapor de agua.