Balanceo De Ecuaciones Quimicas

BALANCEO DE ECUACIONES

Concepto y definición. Así como las fórmulas expresan en una forma simbólica y abreviada, la composición de las sustancias, las ecuaciones químicas son una expresión semejante de las reacciones químicas. La ecuación química consiste en una igualdad que expresa el Principio de conservación de la materia (A.L. Lavoissier en 1785). A la izquierda de la igualdad se escriben las fórmulas de todas las sustancias iniciales (materias primas o reactivos) y a la derecha las de las sustancias que resultan de la reacción (productos). Delante de cada fórmula se escribe un coeficiente que indica el número de moléculas de la sustancia dada que toman parte en la reacción, ya sean iniciales o finales; si el coeficiente es igual a la unidad, su escritura se omite.

Ejemplos:

Al2O3 + 3 H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3 H2O

2 KClO3 = 2 KCl + 3 O2

Mg(OH)2 + H2SO4 = MgSO4 + 2 H2O

Además, en química se usan varios símbolos que necesitamos enlistar para que puedas “leer” una ecuación, algunos son los siguientes:

 Reaccionan y nos dan......

 Establecen un equilibrio químico con.......,(reacción reversible)

 Se desprende como gas

 Forma sólido insoluble que se precipita o se sedimenta.

La ecuación de una reacción química ofrece la posibilidad de efectuar distintos cálculos ligados a la misma, teniendo en cuenta que el símbolo de todo elemento en la ecuación tiene dos significados paralelos:

1. atómico, que representa al elemento

2. ponderal, que representa el peso atómico del elemento

En la deducción de fórmulas, según el criterio de valencias, se opera con el primero, mientras que en los cálculos químicos se tiene presente el segundo. En el último caso es indiferente la adopción de unas u otras unidades de peso, siempre y cuando sean las mismas.

Ejemplo 1 ¿qué cantidad de H2SO4 se consumirá para su reacción con 100g de Al, y cuales serán las cantidades de Al2(SO)3 y H2 obtenidas?

Respuesta. La reacción se representa como sigue:

2 Al + 3 H2SO4  Al2(SO4)3 + 3 H2 

debemos determinar los pesos atómicos y/o moleculares de cada integrante de la reacción y MULTIPLICARLOS por sus coeficientes

Al: 27 x 2 = 54

H2SO4: [(1 x 2) + (32 x 1) + (16 x 4)] x 3 = 98 x 3 = 294

Al2(SO4)3: (27 x 2) + [(32 x 1) + (16 x 4) x 3 = (27 x 2) + (96 x 3) = 342

H2: (1 x 2) x 3 = 6

Después establecemos unas reglas de proporcionalidad (regla de 3, simple) para cada cálculo:

Si 294g de H2SO4 reaccionan con 54g de Al, ¿Cuántos g de H2SO4 reaccionaran con 100g de Al?

294 – 54

x - 100 x = 544.44g de H2SO4

Si 54g de Al reaccionan para formar 342g de Al2(SO4)3, ¿Cuántos g de Al2(SO4)3 se formaran con 100g de Al?

54 – 342

100 – y y = 633.33g de Al2(SO4)3

Si 54g de Al forman 6g de H2, ¿Cuántos g de H2 se formaran con 100g de Al?

54 – 6

100 –z z = 11.11g de H2

En la industria, nos interesa conocer los factores de rendimiento, por lo que también se puede usar un criterio semejante como en el siguiente ejemplo:

Ejemplo 2

3 Ag + 4 HNO3  3 AgNO3 + NO  + 2 H2O

En este proceso de producción del nitrato de plata, el reactivo limitante, por su costo, es la plata; por lo tanto necesitamos el factor de rendimiento de la plata, así que calculamos el peso de la plata que interviene y el peso del nitrato obtenido.

Ag: 107 x 3 = 321

AgNO3: [(107 x 1) + (14 x 1) + (16 x3)] x 3 =507

Y establecemos la regla de 3 simple:

321 – 507

1 - x x = 1.5794 Factor de rendimiento teórico de la plata

este factor nos indica que, por cada unidad de plata que usemos, vamos a obtener 1.5794 unidades de nitrato de plata.

O en el caso inverso:

321 – 507

y - 1 y = 0.6331 Factor teórico de producción del nitrato de plata

lo cual significa que para obtener 1 unidad de AgNO3 necesitamos invertir 0.6331 unidades de plata.

Estos dos ejemplos ponen de manifiesto la importancia del dominio de los cálculos químicos.

Para poder usar este recurso tan valioso que predice costos, se necesitan las siguientes condiciones:

1. Conocer las materias primas (reactivos) que se usan.

2. Conocer los productos que resultan

3. Establecer la ecuación química correcta

Para poder establecer la ecuación química correcta, necesitamos conocer las formulas correctas de reactivos y productos (incisos a y b anteriores), además de colocar los coeficientes adecuados para que se respete el principio de conservación de la materia; es decir, si entran x átomos de un elemento, debemos obtener x átomos del mismo elemento al final de la reacción (excepto en reacciones nucleares)

Para aclarar lo anterior, usemos la ecuación de la plata:

3 Ag + 4 HNO3  3 AgNO3 + NO  + 2 H2O

Los reactivos (materia prima) son: 3 átomos de plata metálica y 4 moléculas de ácido nítrico HNO3; pero cada molécula de HNO3 esta formada por 1 átomo de H, 1 átomo de N y 3 átomos de O, por lo que en realidad intervienen 4 átomos de H, 4 átomos de N y 12 átomos de O; en los productos vemos 3 moléculas de AgNO3 (3 átomos de Ag. 3 de N y 9 de O) mas 1 molécula de NO (1 átomo de N y 1 de O)mas 2 moléculas de H2O (4 átomos de H y 2 de O) Sumando los átomos de cada elemento en los productos, encontramos: 3 de Ag, 4 de N, 12 de O y 4 de H, que son los mismos con los que iniciamos la reacción; en este caso se dice que la ecuación esta balanceada.

Para balancear una ecuación química, existen 3 métodos generales, cada uno tiene sus reglas particulares y dependerá de cada uno de nosotros elegir el método que usemos (hay que tener presente que no importa el camino seguido, lo importante es llegar).

1. Método por tanteo. También conocido como “tonteo” cuando no se tiene un sistema, por lo que casi no se llega a entender; pero si razonamos un poco, veremos que no es “tonteo”. Usemos otra vez la ecuación de la plata, pero sin coeficientes, como

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