Química · Unidad 9 — Reacciones químicas y estequiometría
Ecuaciones químicas y balanceo
Una ecuación balanceada no es prolijidad: es la tabla de proporciones de la que sale todo el resto de la unidad. Con los coeficientes mal, cada cuenta que venga después va a estar mal aunque el procedimiento sea impecable.
La explicación
Qué dice, exactamente, una ecuación química
Una ecuación química es una oración con sujeto y predicado: a la izquierda los reactivos, a la derecha los productos, y una flecha en el medio que se lee «se transforma en». Entre paréntesis va el estado de agregación, que no es decorativo: decide, por ejemplo, si algo precipita o queda disuelto.
Los estados que vas a ver son (s) sólido, (l) líquido, (g) gas y (ac) disuelto en agua. Ese CO₂(g) con la (g) puesta es el que se escapa del vaso y hace la espuma.
Coeficiente y subíndice: la distinción que hay que tener automatizada
En «2 H₂O» hay dos números y hacen cosas distintas:
- El subíndice (el 2 chiquito) es parte de la fórmula. Dice cómo está armada la sustancia. Tocarlo cambia el compuesto: H₂O es agua y H₂O₂ es agua oxigenada.
- El coeficiente (el 2 grande, adelante) cuenta cuántas unidades de esa sustancia participan. Tocarlo no cambia la sustancia: cambia la proporción.
Por eso balancear se hace tocando sólo coeficientes. Quien «balancea» el oxígeno cambiando CO₂ por CO₃ no balanceó nada: escribió otra reacción.
Por qué hay que balancear
En una reacción química los átomos no se crean ni desaparecen: se reordenan. Se rompen unas uniones y se arman otras, pero los mismos átomos que entraron son los que salen. Entonces, de cada elemento tiene que haber la misma cantidad de átomos de los dos lados. Eso es la conservación de la masa, escrita en el lenguaje de los átomos.
Y hay una consecuencia que conviene tener presente desde ahora: como los átomos se conservan, la masa total también. La suma de las masas de los reactivos que reaccionan es igual a la suma de las masas de los productos. Es el control más barato que existe y casi nadie lo usa.
El procedimiento del tanteo, en el orden que funciona
2. Empezá por el elemento que aparece en una sola sustancia de cada lado, y que no sea H ni O.
3. Seguí con el resto de los elementos que no sean H ni O.
4. Después el hidrógeno.
5. Dejá el oxígeno para el final: suele estar repartido en varias sustancias y se acomoda solo cuando lo demás ya está fijo.
6. Si te queda una fracción, multiplicá toda la ecuación por el denominador.
7. Controlá contando los átomos de cada elemento de los dos lados.
El paso 5 es el que ahorra las vueltas. Si arrancás por el oxígeno, cada ajuste posterior lo desacomoda y se entra en un círculo. Dejándolo último, cuando le llega el turno ya no hay nada que lo pueda mover.
Un atajo que sirve mucho: si un grupo poliatómico —el sulfato SO₄, el nitrato NO₃, el carbonato CO₃— entra y sale entero, tratalo como si fuera un solo bloque en vez de contar sus átomos por separado. Es el mismo balanceo con menos cuentas.
Tres tipos de reacción que vas a ver nombrados
- Precipitación: dos soluciones se mezclan y aparece un sólido insoluble, que se va al fondo. Ejemplo: Na₂CO₃(ac) + CaCl₂(ac) → CaCO₃(s) + 2 NaCl(ac).
- Ácido-base: un ácido y una base se neutralizan y dan una sal y agua. Ejemplo: H₂SO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + 2 H₂O.
- Oxidación-reducción (redox): hay transferencia de electrones y los números de oxidación cambian. Esas tienen método propio y son todo el tema 9.5.
Lo que el coeficiente significa de verdad
Acá está la idea que sostiene toda la unidad. Los coeficientes de una ecuación balanceada dan la proporción en la que las sustancias reaccionan, y esa proporción es en cantidad de partículas, es decir en moles:
1 mol de N₂ con 3 mol de H₂ da 2 mol de NH₃ ✔
1 g de N₂ con 3 g de H₂ da 2 g de NH₃ ✘
La segunda línea es falsa y es el error más caro de toda la materia. Los coeficientes cuentan moléculas, y una molécula de N₂ no pesa lo mismo que una de H₂. La masa se conserva, pero no en la proporción de los coeficientes: acá entran 28,0 g + 6,0 g y salen 34,0 g, que cierra, y no tiene nada que ver con 1 : 3 : 2.
Balanceá estas dos ecuaciones con los coeficientes enteros más chicos y controlá el resultado: a) C3H8 + O2 → CO2 + H2O. b) CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2O + CO2.
a) La combustión del propano. Empezamos por el carbono, que aparece en una sola sustancia de cada lado y no es H ni O. Hay 3 C a la izquierda, así que van 3 CO₂:
Ahora el hidrógeno. Hay 8 H a la izquierda y cada agua se lleva 2, así que hacen falta 4:
Y el oxígeno al final. Del lado derecho ya quedó todo fijo: 3 × 2 = 6 en el dióxido y 4 × 1 = 4 en el agua, o sea 10 átomos. Cada O₂ aporta 2:
Control de masa. Izquierda: 44,0 + 5 × 32,0 = 204,0. Derecha: 3 × 44,0 + 4 × 18,0 = 132,0 + 72,0 = 204,0. ✔
b) El carbonato con el ácido. El calcio ya está 1 a 1, así que seguimos con el cloro: hay 2 Cl en el CaCl₂ y cada HCl trae uno.
Y con eso quedó todo, sin tocar nada más. Conviene verlo con el carbonato tratado como bloque: entra un CO₃ y salen un H₂O y un CO₂, que entre los dos suman los 3 oxígenos.
Fijate que en las dos el último paso fue el oxígeno, y en las dos cerró solo. No es casualidad: es el orden del procedimiento haciendo su trabajo.
Dónde se cae la mayoría
- Balancear cambiando subíndices. Pasar de H2O a H2O2 no ajusta el oxígeno: escribe otra sustancia, y la reacción ya no es la del enunciado.
- Arrancar el tanteo por el oxígeno. Como suele estar en varias sustancias a la vez, cada ajuste posterior lo vuelve a desacomodar. Va último.
- Dejar un coeficiente fraccionario en la respuesta final. Si quedó 7/2, hay que multiplicar toda la ecuación por 2.
- Leer los coeficientes como gramos. Dan la relación en moles; para pasar a gramos hay que multiplicar cada uno por su masa molar.
- Dar por balanceada una ecuación sin contar. El control de los átomos de cada elemento tarda quince segundos y es el que encuentra el error.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Ecuaciones químicas y balanceo →Los otros temas de la unidad 9
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