BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS

BALANCEO DE ECUACIONES QUIMICAS Como en las matemáticas, una ecuación química representa una igualdad; por lo que, el número de átomos del lado de los reactivos debe ser igual al número de átomos del lado de los productos. Como los átomos tienen masa, entonces la masa total de las sustancias reactivas es igual a la masa total de los productos. Cuando en la ecuación se cumple esta condición, se cumple también la Ley de la Conservación de la Masa o Ley de Lavoisier: “La masa no se crea ni se destruye, solo se transforma”

El cumplimiento de la Ley de Lavoisier implica el balanceo de la ecuación: Balancear una ecuación es buscar la igualdad entre los átomos de ambos miembros de la ecuación mediante el empleo de coeficientes numéricos. Existen varios métodos para balancear ecuaciones químicas, como el algebraico, el de óxido–reducción, ión–electrón y el método por tanteo. El balanceo por tanteo, también llamado de inspección o de prueba y error se utiliza para balancear ecuaciones químicas sencillas.

En una reacción química, el número de átomos de cada elemento tiene que ser igual en los reactivos y en los productos. EN UN BALANCEO: nunca DEBEN cambiarse los subíndices de las fórmulas de reactivos o productos; ya que implicarían que se están cambiando de formulas y por lo tanto se esta alterando la composición química del compuesto.

Balanceo de ecuaciones por el método de tanteo. En este método no se requiere hacer ningún cálculo matemático, prácticamente es un conteo de los átomos de cada elemento en uno y otro lado de la ecuación; sin embargo, se siguen algunas reglas que facilitan el balanceo de la ecuación. 1.- Se revisa que los elementos o las fórmulas estén correctamente escritas. 2.- Se compara la cantidad de átomos de cada uno de los elementos en ambos miembros, comenzando por el primer elemento de la izquierda, o bien por el compuesto más complejo

Balanceo de ecuaciones por el método de tanteo. 3.- Cuando se ha comparado el número de átomos en ambos lados de la ecuación se buscan los coeficientes, si son necesarios, y se escriben en el miembro de la ecuación donde se encuentre en menor proporción el átomo comparado. 4.- Se van ajustando los demás compuestos, conforme se escriben en la reacción. 5.- Se verifica el balanceo de la ecuación contando nuevamente los átomos en los dos miembros de la ecuación.

H2SO4 + KCl K2SO4 + HCl _1__ K __2_ _1__ S _1__ __1_ Cl _1__ Balanceo de ecuaciones … H2SO4 + KCl K2SO4 + HCl _1__ K __2_ _1__ S _1__ __1_ Cl _1__ _2__ H _1__ _4__ O _4__ H2SO4 + 2 KCl K2SO4 + 2 HCl

Ejercicio: Ajusta las siguientes ecuaciones químicas por el método de tanteo: a) C3H8 + O2  CO2 + H2O b) Na2CO3 + HCl  Na Cl + CO2 + H2O c) PBr3 + H2O  HBr + H3PO3 d) CaO + C  CaC2 + CO e) H2SO4 + BaCl2  BaSO4 + HCl

Ejercicio: Ajusta las siguientes ecuaciones químicas por el método de tanteo: a) C3H8 + O2  CO2 + H2O b) Na2CO3 + HCl  Na Cl + CO2 + H2O c) PBr3 + H2O  HBr + H3PO3 d) CaO + C  CaC2 + CO e) H2SO4 + BaCl2  BaSO4 + HCl 5 3 4 2 3 3 2

Balanceo de ecuaciones por el método Algebraico. En este método es un proceso matemático, que consiste en asignar literales a cada uno de los reactivos y productos, crear ecuaciones en función de cada uno de ellos y al resolver las ecuaciones, se determinan los coeficientes para el balanceo. 1.- Se revisa que los elementos o las fórmulas estén correctamente escritas. 2.- Se escribe una letra, empezando por la A; sobre cada uno de los compuestos. 3.- Escribir los elementos y que cantidad hay de cada uno de ellos en reactivos y productos .

Balanceo… 4.- Utilizando estas ecuaciones, dar un valor al azar ( empezar con el 2 ) de cualquiera de ellas; que permita resolver las ecuaciones y obtener el valor de las demás variables. A B C D FeS + O2 Fe2O3 + SO2 REACCION BALANCEADA: 4 FeS + 7 O2 2 Fe2O3 + 4 SO2 Fe.- A = 2C S.- A = D O.- 2B = 3C + 2D C = 2 A = 2*2 = 4 2B = 3*2 + 2*4= 6 + 8 = 14 B = 14/2 = 7

Ejercicio: Ajusta las siguientes ecuaciones químicas por el método algebraico: a) a KClO3  b KCl + c O2 K) a = b; Cl) a = b; O) 3a = 2c Sea a = 2. Entonces b = 2 y c = ( 3*2 )/2 = 3 2 KClO3  2 KCl + 3 O2 b) a HCl + b Al  c AlCl3 + d H2 H) a = 2d; Cl) a = 3c; Al) b = c Sea c = 2. Entonces b = 2, a = 3*2 = 6 y d = 6/2 = 3 6 HCl + 2 Al  2 AlCl3 + 3 H2

Ejercicio: Ajusta las siguiente ecuación químicas por el método algebraico: a HNO3 + b Cu  c Cu(NO3)2 + d NO + e H2O H) a = 2e; N) a = 2c + d; O) 3a = 6c +d + e; Cu) b = c Si c = 1. Entonces b = 1 y el sistema queda: a = 2e; a = 2 + d; 3a = 6 + d + e; Sustituyendo: e = a/2 d= a - 2 3a = 6 + ( a – 2 ) + ( a/2 ) quedaría: 3a - a –a/2 = 6 – 2 = 4 3/2 a = 4 a = 8/3 quedando: e = 4/3; d= 2/3 Multiplicando todos los coeficientes por 3: 8 HNO3 + 3 Cu  3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O Comprobar el nº de átomos de cada tipo

Balanceo de ecuaciones por el método REDOX. Se conoce como reacción REDOX aquella donde los números de oxidación de algunos átomos cambian al pasar de reactivos a productos. Proviene de las palabras REDucción y OXidación. Esta reacción se caracteriza porque siempre hay una especie que se oxida y otra que se reduce. Si una sustancia pierde electrones otra gana ese número de electrones perdidos. OXIDACION.- es la perdida de electrones que hace que los números de oxidación se incrementen. REDUCCION.- es la ganancia de electrones que da lugar a que los números de oxidación disminuyan.

Cuando un elemento se encuentra en estado LIBRE tiene número de oxidación CERO. El número de oxidación de hidrógeno es +1, excepto en los hidruros metálicos que es -1. El número de oxidación del oxígeno siempre es -2 excepto en los peróxidos (O2) que es -1. El número de oxidación de los metales es igual a su valencia iónica. Al formar compuestos binarios y terciarios con no metales siempre tendrán Números +. Por lo general es igual al grupo en que se encuentra en la tabla periódica.

La suma algebraica de los números de oxidación de los átomos en un compuesto es igual a CERO. El número de oxidación positivo o negativo de un elemento en una molécula es relativo, depende de los demás elementos. REGLAS BALANCEO DE ECUACIONES: 1.- Escribir correctamente la ecuación. 2.- Asignar los números de oxidación de todos los reactivos y productos. Identificar que elemento se oxida y cual se reduce.

K2Cr2O7 + H2O + S  SO2 + KOH + Cr2O3 +1 +6 -2 +1-2 0 +4 -2 +1-2+1 +3 -2 2.- Escribir las reacciones de oxidación y reducción, calcular el número de electrones que gana o pierde cada elemento. Si un elemento tiene número de oxidación cero, y éste se reduce o se oxida, el número de electrones perdidos o ganados por él se multiplica por su subíndice. +6 +3 12 6 Cr2 Cr2 REDUCCION + 6e 0 +4 0 4 S S OXIDACION - 4e

electrones perdidos y ganados debe ser igual. 3.- Se multiplica cada reacción por el número de electrones ganados o perdidos de la reacción contraria ( o su mínimo común denominador ). El número de electrones perdidos y ganados debe ser igual. 4.- Hacer una sumatoria de las reacciones para obtener los coeficientes y colocarlos en los compuestos correspondientes. 3 S + 2 Cr2 3 S + 2 Cr2 0 +6 +4 +3 0 24 12 12 +6 +3 2 * ( Cr2 Cr2 ) 0 +4 3 * ( S S ) +6 +3 2 Cr2 2 Cr2 ) +12e 0 +4 3 S 3 S ) - 12e

La reacción queda inicialmente: 2 K2Cr2O7 + H2O + 3 S  3 SO2 + KOH + 2 Cr2O3 La reacción se termina de balancear por tanteo, iniciando con los metales, después los no metales, el hidrógeno y al final el oxígeno: 2 K2Cr2O7 + 2 H2O + 3S  3 SO2 + 4KOH + 2Cr2O3

Ejemplo KMnO4 + FeO K2O + MnO + Fe2O3 +1 +7 -2 +2 -2 +1 -2 +2 -2 +3 -2 +2 +3 Fe Fe2 + 1 e ecuación de oxidación +7 +2 Mn Mn - 5e ecuación de reducción

2Fe Fe2 + 2 e ecuación de oxidación Mn Mn - 5e ecuación de reducción +2 +3 2Fe Fe2 + 2 e ecuación de oxidación +7 +2 Mn Mn - 5e ecuación de reducción +2 +3 5 * ( 2 Fe Fe2 ) +7 +2 2 * ( Mn Mn ) +2 +3 10 Fe 5 Fe2 - 10e +7 +2 2 Mn 2 Mn +10 e 2 KMnO4 + 10 FeO K2O + 2 MnO + 5 Fe2O3 2 KMnO4 + 10 FeO K2O + 2 MnO + 5 Fe2O3

Ejemplo KMnO4 + HCl MnCl2 + KCl + Cl2 + H2O +1 +7 -2 +1 -1 +2 -1 +1 -1 0 +1 -2 +1 0 Cl Cl2 - 2 ( 1 e ) ecuación de oxidación +7 +2 Mn Mn + 5e ecuación de reducción

+7 +2 2 * ( Mn Mn ) -1 0 5 * ( 2 Cl Cl2 ) +7 +2 2 Mn 2 Mn +10 e -1 0 10 Cl 5 Cl2 - 10 e 2 Mn + 10 Cl 2 Mn + 5 Cl2 14 - 10 4 -0 2 KMnO4 + 10 HCl 2 MnCl2 + KCl + 5Cl2 + H2O 2 KMnO4 + 16 HCl 2 MnCl2 + 2 KCl + 5Cl2 + 8 H2O

2 KMnO4 + 8 H2SO4 +10 KI  2 MnSO4 + 5 I2 + 6 K2SO4 + 8 H2O HNO3 + H2S H2O + NO + S Ag + HNO3 AgNO3 + NO + H2O C + H2SO4 SO2 + CO2 + H2O 2 C + 4 H2SO4 4 SO2 + 2 CO2 + 4 H2O KMnO4 + H2SO4 + KI  MnSO4 + I2 + K2SO4 + H2O 2 KMnO4 + 8 H2SO4 +10 KI  2 MnSO4 + 5 I2 + 6 K2SO4 + 8 H2O 2 HNO3 + 3 H2S 4 H2O + 2 NO + 3 S 3 Ag + 4 HNO3 3 AgNO3 + NO + 2 H2O

EJEMPLOS HNO3 + H2S + HCl → NO + S + H 2O Zn + AgNO3 → Zn(NO3)2 + Ag Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H 2 Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + H 2O + NO2 MnO2 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H 2º K2Cr2O7 + SnCl2 + HCl → CrCl3 + SnCl4 + KCl + H 2O