Balanceo de ecuaciones y conservación de la materia

Ideas clave

• Una reacción química reordena átomos: los enlaces de los reactantes se rompen y los mismos átomos se unen de otra manera para formar los productos. Cambian las sustancias, no los átomos. Se escribe como una ecuación, con los reactantes a la izquierda y los productos a la derecha de una flecha.
• En una fórmula, el subíndice dice cuántos átomos hay en la sustancia: $\mathrm{H_2O}$ tiene $2$ de H y $1$ de O. El coeficiente va delante y multiplica toda la fórmula: $2\,\mathrm{H_2O}$ son $4$ de H y $2$ de O. Para balancear solo se cambian los coeficientes; cambiar un subíndice es cambiar de sustancia.
• Una ecuación está balanceada cuando hay el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados. Se balancea por tanteo: cuenta los átomos de cada elemento, parte por el que aparece en menos sustancias, deja el O y el H para el final y usa los coeficientes enteros más pequeños.
• Ley de conservación de la materia (Lavoisier): en una reacción química en un sistema cerrado (un recipiente donde no entra ni sale nada, ni siquiera un gas), la masa total de los reactantes es igual a la masa total de los productos. Se cumple porque los átomos se conservan y cada uno conserva su masa.
• La masa molecular es la suma de las masas atómicas de los átomos de una fórmula. Se mide en u (unidad de masa atómica), la unidad que se usa para la masa de los átomos. Con masas atómicas aproximadas (H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, Na = 23, Mg = 24, S = 32, Cl = 35,5, Ca = 40), la masa molecular del agua, $\mathrm{H_2O}$, es $2 \cdot 1 + 16 = 18$ u.
• El mol es la unidad de cantidad de sustancia, la que se usa para contar partículas muy pequeñas. La masa molar, $M$, es la masa de un mol de la sustancia: tiene el mismo número que la masa molecular, pero en g/mol. Así, un mol de agua tiene una masa de $18$ g, y su masa molar es $18$ g/mol.
• Para pasar de masa a cantidad de sustancia se usa $n = \frac{m}{M}$, con $m$ en gramos, $M$ en g/mol y $n$ en mol. Si $n$ y $M$ son conocidos, la masa es $m = n \cdot M$. Con eso se comprueba la conservación de la masa en gramos, antes y después de la reacción.
• Para predecir los productos, reordena los átomos: cada átomo de los reactantes tiene que terminar en algún producto. En las combustiones la regla es siempre la misma: el carbono del combustible se une al oxígeno y forma $\mathrm{CO_2}$, y el hidrógeno se une al oxígeno y forma $\mathrm{H_2O}$. Así, si el metano ($\mathrm{CH_4}$) arde en oxígeno ($\mathrm{O_2}$), los productos son $\mathrm{CO_2}$ y $\mathrm{H_2O}$. Después, balancea.

Reglas y fórmulas

Ejemplos resueltos