BALANCEO DE ECUACIONES QUIMICAS

Cuando la reacción química se expresa como ecuación, además de escribir correctamente todas las especies participantes (nomenclatura), se debe ajustar el número de átomos de reactivos y productos, colocando un coeficiente a la izquierda de los reactivos o de los productos. El balanceo de ecuaciones busca igualar el de átomos en ambos lados de la ecuación, para mantener la Ley de Lavoisiere. Por ejemplo en la siguiente reacción (síntesis de agua), el número de átomos de oxígenos de reactivos, es mayor al de productos.

H2 + O2  H2O

Para igualar los átomos en ambos lados es necesario colocar coeficientes y de esta forma queda una ecuación balanceada.

2 H2 + O2  2 H2O

Nota: Para calcular el número de átomos, el coeficiente multiplica a los subíndices y cuando el cuando el coeficiente es igual a 1 "se omite" por lo que el número de átomos es igual al subíndice.

Los métodos más comunes para balancear una ecuación son : Tanteo , Algebraíco y Redox .

===== Métodos =====

Tanteo Consiste en dar coeficientes al azar hasta igualar todas las especies.

Ejemplo :

CaF2 + H2SO4  CaSO4 + HF

Ecuación no balanceada

El número de F y de H esta desbalanceado, por lo que se asignará (al azar) un coeficiente en la especie del flúor de la derecha.

CaF2 + H2SO4  CaSO4 + 2 HF

Ecuación balanceada

Ejemplo :

K + H2O  KOH + H2

Ecuación no balanceada

El número de H esta desbalanceado, por lo que se asignará (al azar) un coeficiente en la especie del hidrógeno de la izquierda.

K + 2 H2O  KOH + H2

Ecuación no balanceada

Quedarían 4 H en reactivos y 3 en productos, además la cantidad de oxígenos quedó desbalanceada, por lo que ahora se ajustará el hidrógeno y el oxígeno.

K + 2 H2O  2 KOH + H2

Ecuación no balanceada

El número de K es de 1 en reactivos y 2 en productos, por lo que el balanceo se termina ajustando el número de potasios.

2 K + 2 H2O  2 KOH + H2    

Ecuación balanceada

Algebraico Este método es un proceso matemático que consistente en asignar literales a cada una de las especies , crear ecuaciones en función de los átomos y al resolver las ecuaciones, determinar el valor de los coeficientes.

Ecuación a balancear:

FeS + O2  Fe2O3 + SO2

Los pasos a seguir son los siguientes:

1. Escribir una letra, empezando por A, sobre las especies de la ecuación:

A B C DFeS + O2 Fe2O3 + SO2

2. Escribir los elementos y para cada uno de ellos establecer cuántos hay en reactivos y en productos, con respecto a la variable. Por ejemplo hay un Fe en reactivos y dos en productos, pero en función de las literales donde se localizan las especies (A y C) se establece la ecuación A = 2C .

El símbolo produce ( ) equivale al signo igual a (=).

      Fe       A = 2C

       S         A = D

       O        2B = 3C + 2D

3. Utilizando esas ecuaciones, dar un valor a cualquier letra que nos permita resolver una ecuación (obtener el valor de una literal o variable) y obtener después el valor de las demás variables. Es decir se asigna un valor al azar (generalmente se le asigna el 2) a alguna variable en una ecuación, en este caso C = 2 , de tal forma que al sustituir el valor en la primera ecuación se encontrará el valor de A. Sustituyendo el valor de A en la segunda ecuación se encuentra el valor de D y finalmente en la tercera ecuación se sustituyen los valores de C y D para encontrar el valor de B.

A B C D

FeS + O2 Fe2O3 + SO2

    Fe    A = 2C                     Sí C =2       A= D         2B = 3C + 2D     S     A = D                        A= 2C         D = 4         2B = (3)(2) + (2)(4)    O   2B = 3C + 2D            A= 2(2)                         2B = 14

                                                       A = 4                              B = 14/2     B = 7

4. Asignar a cada una de las especies el valor encontrado para cada una de las variables:

A B C D

4 FeS + 7 O2 2Fe2O3 + 4SO2

 Ecuación Balanceada

RedoxSe conoce como estado elemental la forma en que se encuentra un elemento en

estado puro (sin combinarse con otro elemento), puede ser atómico como el metal (Al) , diatómico como los gases o halógenos (O2) y poliatómicos (S6) .

Como los elementos puros no están combinados se dicen que no tienen valencia, por lo que se creó el concepto "número de oxidación" , que para los átomos de los elementos tiene el valor de cero (0) . Es decir cuando se trata de una reacción de Redox, el número de oxidación de los átomos de los compuestos equivale a su valencia, mientras que los átomos de los elementos tienen número de oxidación cero, por ejemplo :

Na + H2O  NaOH + H2

Na0 + H+12O-2  Na+1O-2H+1 + H0

2

Reacción Redox Se conoce como reacción REDOX aquella donde los números de oxidación de algunos átomos cambia al pasar de reactivos a productos. Redox proviene de las palabras REDucción y OXidación. Esta reacción se caracteriza porque siempre hay una especie que se oxida y otra que se reduce. Oxidación .  Es la pérdida de electrones que hace que los números de oxidación se incrementen. Reducción .  Ganancia de electrones que da lugar a que los números de oxidación se disminuyan.

Para la reacción anterior :         Na0  Na+1  Oxidación                                         H+1

2  H0

2   Reducción

Para expresar ambos procesos, se utilizan hemirreacciones donde se escriben las especies cambiantes y sobre las flechas se indica el número

de electrones ganados y/o perdidos.

BALANCEO REDOX Las reglas para el balanceo redox (para aplicar este método, usaremos como ejemplo la siguiente reacción)

son:

K2Cr2O7 + H2O + S  SO2 + KOH + Cr2O3

1. Escribir los números de oxidación de todas las especies y observar cuáles son las que cambian.

K+12Cr+6

2O-27 + H+1

2O-2 + S0  S+4O-2

2 + K+1O-2H+1 + Cr+32O-2

3

2. Escribir las hemirreacciones de oxidación y de reducción, cuando una de las especies cambiantes tiene

subíndices se escribe con él en la hemirreacción (por ejemplo el Cr2 en ambos lados de la reacción) y si es

necesario, balancear los átomos (en este caso hay dos átomos de cromo y uno de azufre en ambos lados "se

encuentran ajustados", en caso de no ser así se colocan coeficientes para balancear las hemirreacciones) y

finalmente indicar el número de electrones ganados o perdidos (el cromo de +6 a +3 gana 3 electrones y al ser

dos cromos ganan 6 electrones y el azufre que pasa de 0 a +4 pierde 4 electrones).

+6 e

Cr+62 Cr+3

2 Reducción

- 4e

S0 S+4 Oxidación

3. Igualar el número de electrones ganados al número de electrones perdidos. Para lograrlo se necesita multiplicar cada una de las hemirreacciones por el número de electrones ganados o perdidos de la hemirreacción contraria (o por sus mínimo común denominador).

+6 e

2 [ Cr+62 Cr+3

2 ]- 4e

3 [ S0   S+4 ]+12 e

2 Cr+62 2Cr+3

2

- 12e

3 S0   3 S+4

4. Hacer una sumatoria de las hemirreacciones para obtener los coeficientes, y posteriormente, colocarlos en las especies correspondientes.

3 S0   +  2Cr+62 3 S+4    + 2Cr+3

2

 2K2Cr2O7 + H2O + 3S       3SO2 + KOH + 2Cr2O3

5. Terminar de balancear por tanteo.

2K2Cr2O7  +  2H2O +  3S    3SO2  +  4KOH  +  2Cr2O3

Ecuación química

Es la representación gráfica o simbólica de una reacción química que muestra las sustancias, elementos o compuestos que reaccionan (llamados reactantes o reactivos) y los productos que se obtienen. La ecuación química también nos muestra la cantidad de sustancias o elementos que intervienen en la reacción, en sí es la manera de representarlas.

Reacción químicaEs también llamado cambio químico y se define como todo proceso químico en el cual una o más sustancias sufren transformaciones químicas. Las sustancias llamas reactantes se combina para formar productos.En la reacción química intervienen elementos y compuestos. Un ejemplo de ello es el Cloruro de Sodio (NaCl) o comúnmente conocido como "sal de mesa" o "sal común".La diferencia entre una ecuación y una reacción química es simple: En la ecuación es la representación simbólica lo cual utilizamos letras, símbolos y números para representarla, mientras que en la reacción química es la forma "practica" de la misma (Cuando se lleva a cabo).

Balanceo de una ecuación químicaBalancear una ecuación significa que debe de existir una equivalencia entre el número de los reactivos y el número de los productos en una ecuación. Lo cual, existen distintos métodos, como los que veremos a continuaciónPara que un balanceo sea correcto: "La suma de la masa de las sustancias reaccionantes debe ser igual a la suma de lasMasas de los productos"Veremos 3 tipos de balanceo de ecuaciones químicas: Balanceo por TANTEO, OXIDO-REDUCCIÓN (REDOX) Y MATEMATICO O ALGEBRAICO:

BALANCEO POR TANTEOPara balancear por este o todos los demás métodos es necesario conocer la Ley de la conservación de la materia, propuesta por Lavoisier en 1774. Dice lo siguiente"En una reacción química, la masa de los reactantes es igual a la masa de los reactivos" por lo tanto "La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma"Como todo lleva un orden a seguir, éste método resulta más fácil si ordenamos a los elementos de la siguiente manera:Balancear primero

Metales y/o no metalesOxígenos

HidrógenosDe esta manera, nos resulta más fácil, ya que el mayor conflicto que se genera durante el balanceo es causado principalmente por los oxígenos e hidrógenos.Balancear por el método de tanteo consiste en colocar números grandes denominados "Coeficientes" a la derecha del compuesto o elemento del que se trate. De manera que Tanteando, logremos una equivalencia o igualdad entre los reactivos y los productos.Ejemplo:Balancear la siguiente ecuación química:

Continuamos: ¿Cuántos oxígenos hay en el primer miembro? Encontramos 4 porque 3 mas 1 es igual a 4Y ¿Cuántos en el segundo? Encontramos 6 porque el dos (situado a la izquierda del Fe) se multiplica por el subíndice encontrado a la derecha del paréntesis final y se multiplica 2*3 = 6Por lo tanto en el segundo miembro hay 6 oxígenos.Entonces colocamos un 3 del lado izquierdo del hidrógeno en el primer miembro para tener 6 oxígenos

Posteriormente, Vamos con los hidrógenos, en el primer miembro vemos que hay 6 hidrógenos y en el segundo igualmente 6.Entonces concluimos de la siguiente manera:

Por lo tanto, la ecuación está balanceada.BALANCEO POR EL MÉTODO DE ÓXIDO-REDUCCIÓN

Es también denominado "Redox" y consiste en que un elemento se oxida y (hablar de oxidación se refiere a que un elemento pierda electrones y su valencia aumente) el otro se reduce (cuando el elemento gana electrones y su valencia disminuye) para éste método se siguen los siguientes pasos o reglas:

1. Todos los elementos libres que no formen compuesto, tendrán valencia cero 2. El hidrógeno tendrá valencia de +1 excepto en hidruros con -1 3. El oxígeno tendrá valencia de 2- excepto en los peróxidos con -1 4. Los alcalinos tienen en sus compuestos oxidación +1 5. Los alcalinotérreos tienen en sus compuestos oxidación +2 6. Los alógenos tienen en sus compuestos con aluros oxidación -1 7. La suma de los números de oxidación de todos los átomos de un compuesto es igual a la carga de los

compuestos 8. Si algún átomo se oxida su numero de oxidación aumenta y cuando un átomo se reduce, su numero de

oxidación disminuyeEjemplo:Balancear la siguiente ecuación:

Si vemos la primera regla, esta nos dice que todos los elementos libres tendrán valencia cero, entonces vemos la ecuación y localizamos a los elementos libres, en este caso son el fierro y el hidrógeno, colocamos un cero como valencia.

Continuamos con las demás reglas y encontramos a los oxígenos e hidrógenos y les asignamos la valencia que les corresponde, establecidas en las reglas:

Para continuar, obtenemos la valencia de los elementos que nos sobran, en este caso el azufre y el fierro:Ubiquémonos en el azufre (S) del primer miembro en la ecuación

y posteriormente obtendremos la valencia del azufre. Quede claro que la del hidrógeno y la del oxígeno ya la tenemos.Para obtener la valencia del azufre, simplemente (pon mucha atención aquí) vamos a multiplicar la valencia del oxígeno por el número de oxígenos que hay. (En este caso hay 4 oxígenos) y hacemos lo mismo con el hidrógeno, multiplicamos su valencia por el número de oxígenos que hay. Queda de la siguiente manera

Ya que tenemos los resultados, ahora verificamos que todo elemento químico es eléctricamente neutro y lo comprobamos de la siguiente manera:Tenemos que llegar a cero. Buscamos cuanto falta de dos para ocho. Entonces encontramos que faltan 6, este número será colocado con signo positivo +

El 6 que acabamos de obtener es la valencia del azufre en el primer miembro.Ubiquémonos en el fierro del segundo miembro en donde se encuentra el compuesto

Localizamos al fierro. Para obtener su valencia primero denominamos si es monovalente o divalente etc. Ya que vimos que es divalente, necesitamos saber la valencia del radical sulfato, en este caso es

Para obtener la valencia del fierro, multiplicamos la valencia del radical (-2) con el subíndice que se encuentre fuera del mismoDespués lo dividimos entre el número de fierros que hay en el compuesto (en este caso hay dos fierros)Queda de la siguiente manera:

2 * 3 = 6 6/2 = 3El tres que acabamos de obtener es la valencia del fierro.Que nos quede claro, ya tenemos la valencia del fierro que es 3, ya tenemos la valencia del oxígeno que es -2, ahora nos falta la valencia del azufre (S) lo cual realizaremos algo similar con lo dicho con anterioridad:Multiplicamos la valencia del radical sulfato (-2) con el subíndice (3) y después con el número de oxígenos que hay dentro del paréntesis (4).

Obtenemos un total de 24. Este número que resultó se le llama valencia parcialDespués continuamos con el fierro. Ahora ya que tenemos que la valencia del fierro es 3 entonces multiplicamos la valencia por el numero de fierros que hay (hay 2)Y nos da un resultado de 6.Entonces:

Tenemos 6 y tenemos -24, de 6 a 24 ¿Cuánto falta?Respuesta: +18

Ahora el 18 lo dividimos entre el número de azufres que hay: nos da un total de 6 o sea +6.Y de esta manera ya obtuvimos todas las valencias del compuesto químico:

Ahora, vamos a verificar cuál elemento se oxida y cual se reduce, para esto, chequemos las valencias de los elementos, debemos verificar que en los dos miembros estén iguales.Si vemos al fierro en el primer miembro y luego lo vemos en el segundo. Encontramos que sus valencias ya no son las mismas por tanto el elemento se está oxidando porque aumenta su valencia de cero a 3

Ahora, si nos fijamos en el hidrógeno del primer miembro, se está reduciendo con el hidrógeno del segundo miembro:

Entonces la ecuación queda de la siguiente manera:

Ahora, para poder completar el balanceo, (atención) vamos a intercambiar los números que se oxidaron o redujeron. Esto es el 3 y el 1.El 3 lo colocaremos en el lugar del 1 y el 1 en el lugar del 3

Estos números resultantes se colocan de lado izquierdo de los elementos que se oxidaron o redujeron.El número 1 (que por lo general no se escribe) se coloca de lado izquierdo del fierro en los dos miembros.El número 3 se coloca de lado izquierdo del hidrógeno en los dos miembros quedando de la siguiente forma:

Entonces de esta manera podemos deducir que la ecuación está balanceada, pero, no es así, uno de los pasos para terminarla es: "Una vez obtenidos los números de la ecuación, se completará con método de tanteo".Verificamos si así está balanceada:

1= Fe =23= S =3

12= O =126= H =6

Con este insignificante 2 que acabos de encontrar en el fierro del segundo miembro LA ECUACIÓN NO ESTÁ BALANCEADA aunque los demás átomos lo estén.Completamos por tanteoEn el primer miembro (Fe) hay 1 átomo, en el segundo 2, entonces colocamos un 2 en el primer miembro y �YA ESTÁ BALANCEADA.Con esto finalizamos el método de REDOX.

BALANCEO POR EL MÉTODO ALGEBRAICO/MATEMATICOSe siguen los siguientes pasos:

Escribir sobre cada molécula una literal, siguiendo el orden alfabético. Enlistar verticalmente los átomos que participan en la reacción A la derecha del símbolo de cada elemento que participa se escribe el número de veces que el elemento se

encentra en cada molécula identificada por letra. Si de un lado de la reacción un elemento se encuentra en mas de una molécula, se suman y se escribe

cuantas veces está presente en una molécula Se cambia la flecha por un signo igual = Se enlistan las letras que representan las moléculas y a la letra más frecuente se le asigna el valor de uno Los valores de las letras se obtienen por operaciones algebraicas

Ejemplo:Balancear la siguiente ecuación:

Aplicamos el segundo paso:CaCOHContinuamos con el tercer paso:Ca: (Ca está en "a" del primer miembro y en "c" en el segundo por lo tanto) a=cC: (C está 2 veces en "a" y 2 veces en "d" por lo tanto) 2a = 2dO: (O está en "b" y 2 veces en "c" por lo tanto) b = 2cH: (H está 2 veces en "b", 2 en "c" y 2 veces en "d" por lo tanto) 2b = 2c + 2dLe asignaremos el valor de "1" a C

El 1 no se escribe pero si notamos la literal "b" son dos literales "b" por lo tanto el valor que se haObtenido es el mismo y solo se anota en lugar correspondiente.

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