Balanceo de las reacciones quimicas

¿Que es una ecuacion quimica balanceada?

Una ecuación química balanceada es una ecuación algebraica que proporciona los números relativos de reactantes y productos en la reacción y tiene el mismo número de átomos de cada tipo tanto del lado izquierdo como del lado derecho de la ecuación, es decir, aquí se aplica la ley de la conservación de la materia.

¿Por qué una ecuación química debe estar balanceada?

Una ecuación química debe estar balanceada para ser correcta, de otra forma no presenta lo que sucede en la realidad.

Por ejemplo, el óxido de azufre SO₃ da lugar al dióxido de azufre SO₂ y al oxígeno molecular O₂, como se muestra en la figura abajo:

Del lado izquierdo de la flecha se muestran los reactantes, tres átomos de oxígeno y un átomo de azufre. Del lado derecho de los productos hay cuatro átomos de oxígeno y uno de azufre. Esta ecuación no está balanceada pues tenemos un exceso de un oxígeno en los productos que va en contra de las leyes de la química y la física.

¿Cómo resolvemos este desequilibrio? Para balancear la ecuación química nos valemos de los coeficientes, unos números que colocamos delante de la fórmula química que nos indican cuantas moléculas participan en la reacción. El coeficiente delante de una fórmula multiplica al subíndice de cada átomo.

¿Por qué es necesario balancear una ecuación química?

La ley de conservación de la materia, también conocida como ley de conservación de la masa o ley de Lavoisier nos dice que:

" En una reacción química la masa inicial es igual a la masa final independientemente de los cambios que se produzcan".

En consecuencia, de acuerdo a la ley anterior la cantidad de átomos antes y después de un cambio químico debe permanecer constante, por lo que, para hacer cumplir dicha ley debemos ajustar la ecuación química colocando coeficientes numéricos delante de cada término de la ecuación, tanto en los reactivos como en los productos cuando sea necesario hacerlo. Debido a que existen diferentes tipos de reacciones químicas, también existen diversos métodos de balanceo o ajuste, los métodos de balanceo de ecuaciones son:

• Método de balanceo por tanteo (simple inspección / ensayo-error)
• Método algebraico
• Método REDOX (reacciones de intercambio de electrones)

Métodos de balanceo de ecuaciones químicas

Existen varios métodos para balancear una ecuación química dependiendo de si son ecuaciones simples, ecuaciones redox o ecuaciones con muchos participantes.

Método de balanceo por inspección o tanteo

El método de balanceo por inspección o tanteo consiste en revisar elemento por elemento cuantos hay de cada lado de la flecha, y tratar de adivinar el coeficiente delante de las fórmulas hasta conseguir la igualdad. Algunas personas llaman a este método de ensayo y error.

Por ejemplo, en la ecuación de formación del amoníaco a partir de nitrógeno e hidrógeno es la siguiente:

Esta ecuación no está balanceada porque hay dos átomos de nitrógeno y dos átomos de hidrógeno del lado izquierdo y un nitrógeno con tres hidrógenos del lado derecho.

Paso 1. Vamos a balancear al nitrógeno colocando un 2 delante del amoniaco NH₃:

Paso 2. Vamos a balancear el hidrógeno. Tenemos dos H del lado izquierdo y 6 H del lado derecho (el coeficiente 2 multiplica al subíndice 3 del H; 2x3=6). Si colocamos un coeficiente 3 delante del H₂ del lado izquierdo, habremos balanceado la ecuación:

Método algebraico de balanceo de ecuaciones químicas

El método algebraico utiliza la matemática para determinar los coeficientes delante de cada compuesto. Es útil cuando la ecuación química presenta muchos compuestos. Se hace de la siguiente forma:

Paso 1. Delante de cada fórmula química se coloca un coeficiente desconocido con las letras a, b, c, d, hasta cubrir todas las sustancias:

Paso 2. Ahora se elaboran sistemas de ecuaciones para cada elemento, de la siguiente forma:

El carbono del lado izquierdo tiene un subíndice 2 y el coeficiente a, y del lado derecho tiene un subíndice 1 y el coeficiente c

El hidrógeno del lado izquierdo está multiplicado por un subíndice 5 + 1 y por el coeficiente a, y esto debe ser igual al coeficiente d por el subíndice 2 del lado derecho:

El oxígeno del lado izquierdo es igual al coeficiente a por el subíndice 1 más el coeficiente b por el subíndice 2, mientras del lado derecho es igual a coeficiente c por el subíndice 2 más el coeficiente d:

Paso 3. Resolvemos el sistema de ecuaciones:

Paso 4. Le damos un valor a uno de los coeficientes y hacemos las sustituciones correspondientes. Si le damos al coeficiente a el valor de 1, tendremos que b=3, c= 2 y d=3. Sustituimos por los coeficientes numéricos y corroboramos el número de átomos:

Método de balanceo redox

Existen ecuaciones químicas que involucran el intercambio de electrones entre átomos. Estas reacciones se llaman de oxidación-reducción o reacciones redox. Como cualquier ecuación, el número de electrones tiene que ser igual del lado de los reactantes como del lado de los productos, es decir, los electrones no se crean ni se destruyen.

Paso 1. Revisar si la ecuación iónica está balanceada:

Parece que está balanceada pues hay un cobre Cu y un átomo de plata Ag de cada lado de la ecuación. Si nos fijamos bien, del lado de los reactantes hay un ion Ag⁺ con una carga positiva mientras que del lado de los productos hay un ion Cu²⁺ con dos cargas positivas. Esto significa que se perdió un electrón en el paso de reactantes a productos, lo que no está permitido en las reacciones químicas.

Paso 2. Igualar las cargas eléctricas colocando coeficientes en las fórmulas correspondientes de la siguiente manera:

De esta forma, del lado izquierdo hay 2 cargas positivas porque hay dos iones Ag⁺ mientras que del lado derecho hay dos átomos de Ag.