Conceptos fundamentalesEn este tutorial aprenderás el proceso de balancear ecuaciones químicas, así como los componentes que forman una ecuación química.Introducción a Balanceo de Ecuaciones QuímicasBalancear una ecuación química significa asegurarse de que el mismo número de átomos de cada elemento está presente en ambos lados de la ecuación. Esto es importante porque la ley de conservación de la masa establece que la materia no puede crearse ni destruirse, por lo que el número de átomos de cada elemento debe permanecer igual durante una reacción química. Para balancear una ecuación química, es necesario examinar cuidadosamente los reactantes (las sustancias que se combinan) y los productos (las sustancias que se forman) y asegurarse de que tienen el mismo número de átomos de cada elemento. Esto suele hacerse añadiendo coeficientes (números delante de las fórmulas químicas) a los reactantes y los productos para equilibrar la ecuación.Por ejemplo, la ecuación de la combustión del metano (CH4) puede equilibrarse añadiendo un coeficiente de 2 al oxígeno en el lado derecho de la ecuación:CH4 + 2 O2 –> CO2 + 2 H2OEn esta ecuación, los coeficientes garantizan que haya el mismo número de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno a ambos lados de la flecha, lo que indica que la ecuación está equilibrada.¿Qué es una ecuación química?Una ecuación química representa una reacción química utilizando símbolos y números. Las ecuaciones químicas muestran las cantidades molares relativas y las identidades de los distintos reactivos y productos. Balancear ecuaciones químicas puede ayudarte a determinar la proporción exacta de los compuestos que intervienen en una reacción.Fundamentos de una ecuación química1. Partes básicas de una ecuación químicaHay 3 partes básicas en una ecuación química: reactantes, productos y la flecha de “rendimientos”.ReactantesProduceProductosDefiniciónLos reactantes son compuestos o elementos que se necesitan en la reacción y que cambian químicamente durante la reacción.En las reacciones químicas, “rendimiento” significa “producir” o “formar” y generalmente se representa con una flecha. Cuando los reactivos experimentan un cambio químico, producen productos.Los productos son los resultados finales, o compuestos producidos, en una reacción química.EjemploCH4 (g) + 2O2 (g)→CO2 (g) + 2H2O (g)Los reactantes y los productos se enumeran como múltiples moléculas sumadas, y éste es el caso de cualquier ecuación química. La flecha de producción , sin embargo, puede tener varios estilos diferentes:Flecha de avance (→) muestra una reacción general.La flecha de equilibrio (⇌) muestra un proceso reversible.La flecha de resonancia (↔) muestra que dos o más especies son estructuras resonantes entre sí.La flecha teórica (⇢) muestra un proceso teórico.La flecha retrosintética (⇒) muestra formas potenciales de pasar de los reactantes a los productos.2. Números en ecuaciones químicasEn las ecuaciones químicas hay dos tipos de números: los subíndices y los coeficientes. Los subíndices representan cuántos átomos de cada elemento están presentes en una molécula. Los coeficientes representan cuántas moléculas de un compuesto químico específico están presentes en la reacción. En las ecuaciones de balanceo sólo pueden modificarse los coeficientes de las moléculas.Las moléculas en las que los subíndices de los átomos de los mismos elementos son diferentes (por ejemplo H2O frente a H2O2) tienen composiciones químicas diferentes, lo que significa que no son el mismo compuesto. Por esta razón, al balancear ecuaciones químicas, no se pueden cambiar los subíndices de las moléculas. Las mismas moléculas que tienen coeficientes diferentes (por ejemplo 2H2O y 5H2O) son los mismos compuestos, presentes en cantidades diferentes.En una molécula 3NO2, el coeficiente es 3 (hay 3 moléculas de NO2), y el subíndice del oxígeno es 2 (hay 2 átomos de oxígeno en 1 molécula de NO2). En total, hay 6 átomos de oxígeno (3 moléculas de NO2 y 2 átomos de oxígeno por 1 molécula de NO2).Los coeficientes de cada molécula o compuesto representan la cantidad relativa del elemento en la reacción en moles o números de moléculas. Al tratarse de cantidades relativas, los números también pueden interpretarse como relaciones; en el ejemplo anterior, la relación sería 1 CH4 : 2O2 : 1 CO2 : 2H2O. Siempre que las relaciones sean constantes, la ecuación puede reescribirse correctamente con cualquier coeficiente proporcional (como 2:4:2:4, 3:6:3:6, etc.), aunque es práctica común utilizar los coeficientes de número entero más pequeños.3. La ley de conservación de la masaLa ley de conservación de la masa establece que la materia (o los átomos) no se crean ni se destruyen en las reacciones químicas. Esto significa que debe haber cantidades iguales de cada compuesto antes y después de que se produzca una reacción química. Esta ley se aplica a la hora de balancear ecuaciones químicas, ya que debe haber las mismas cantidades relativas de cada compuesto a ambos lados de la ecuación.Aquí tienes un ejemplo de reacción en la que el metano se quema en el aire para producir dióxido de carbono y vapor de agua:CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (g)Como puedes ver, ambos lados de la ecuación tienen cada uno 1 átomo de carbono, 4 átomos de hidrógeno y 4 átomos de oxígeno. Por tanto, la ecuación está balanceada.Pasos para escribir y cómo balancear ecuaciones químicas¿Cómo se balancea una ecuación química? Veamos los pasos.Identificar los nombres de los reactantes y los productos. Puede ser útil escribir una ecuación de palabras para enumerar todos los compuestos de la reacción. En una ecuación por palabras, los reactantes y los productos se representan por sus nombres, es decir, se escriben en forma de palabra, en lugar de como fórmula molecular.Es importante recordar que las ecuaciones con palabras sólo muestran los nombres de los compuestos, no las cantidades. Esto significa que las ecuaciones de palabras no muestran la imagen completa de la reacción.Utilizando la ecuación verbal, escriba una ecuación de fórmula reescribiendo todos los compuestos en su fórmula química.Las ecuaciones de fórmula no están balanceadas. Sólo muestran los compuestos en su fórmula química.Balancea la ecuación de la fórmula utilizando la ley de conservación de la masa para escribir la ecuación química.Empieza contando los átomos de los elementos que sólo aparecen una vez en cada lado de la ecuación y equilíbralos primero. Equilibra al último los átomos que aparecen varias veces en cada lado de la ecuación.Por lo general, se equilibran los átomos de hidrógeno y oxígeno en última posición.Una vez equilibrados todos los átomos, se obtiene una ecuación de fórmula equilibrada o ecuación química.Balancear ecuaciones químicas – EjemploVeamos cómo balancear ecuaciones químicas.Equilibra la reacción: el metano arde en el aire y se combina con el oxígeno para producir dióxido de carbono y vapor de agua.1. Escribe la ecuación.Escribe la reacción como una ecuación de palabras: metano + oxígeno → dióxido de carbono + agua.2. Reescribir la ecuación verbal como ecuación de fórmula.Reescribe como ecuación de fórmula: CH4 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (g)3. Balancea la ecuación de la fórmula utilizando la ley de conservación de la masa.Cuenta los átomos de los elementos que aparecen una vez en la ecuación. En este ejemplo, los átomos de carbono e hidrógeno aparecen una vez, y el oxígeno aparece dos veces en el lado derecho.Balancea los átomos de hidrógeno y oxígeno en último lugar. Como el oxígeno aparece dos veces, balancea el oxígeno último.Para este ejemplo, se empezaría balanceando el carbono, luego el hidrógeno y por último el oxígeno.Hay un átomo de carbono en el lado izquierdo de la ecuación (CH4) y uno en el lado derecho (CO2). Por lo tanto, el carbono ya está balanceado. Ambos compuestos que contienen carbono (CH4 y CO2) deben tener un coeficiente de 1, porque deben existir por igual para tener el mismo número de átomos de carbono.Hay 4 átomos de hidrógeno en el lado izquierdo de la ecuación (CH4), y 2 en el lado derecho (H2O). Necesitarás 2 átomos de hidrógeno más en el lado derecho para balancear los átomos de hidrógeno. Multiplicando el coeficiente de H2O por 2 se obtiene 2H2O, que tiene 4 átomos de hidrógeno.Es importante no intentar cambiar H2O por H4O para equilibrar los átomos de hidrógeno. Al hacerlo se cambia la identidad química, y el H4O no es agua. Multiplicar todo el compuesto (H2O) cambia el número de moléculas de agua en la reacción, sin alterar su identidad química.La ecuación de la fórmula es ahora: 1CH4 (g) + 1O2 (g) → 1CO2 (g) + 2H2O (g)Ahora hay 2 átomos de oxígeno en el lado izquierdo (O2) y 4 en el lado derecho (2H2O y CO2). Multiplicando el coeficiente de O2 por 2 se obtiene 2O2, que tiene 4 átomos de oxígeno.Una vez equilibrados todos los átomos, se obtiene una ecuación química: CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (g)4. Comprueba la ecuación balanceada contando todos los átomos.IzquierdaDerechaÁtomos de carbono – 1 (CH4)Átomos de carbono – 1 (CO2)Átomos de hidrógeno – 4 (CH4)Átomos de hidrógeno – 4 (2H2O)Átomos de oxígeno – 4 (2O2)Átomos de oxígeno – 4 (2 de CO2, 2 de 2H2O)Cada elemento de la reacción tiene el mismo número de átomos en ambos lados, por lo que la ecuación química balanceada es correcta.Otras lecturas
