Balanceo de ecuaciones

Cuando se representan las relaciones cuantitativas de una reacción, la ecuación química debe estar balanceada. Una ecuación balanceada contiene igual número de átomos de cada tipo en cada lado de la ecuación. Se debe recordar que los subíndices no deben alterarse cuando se balancea una ecuación.

Las ecuaciones balanceadas cumplen con la ley de la conservación de la masa.

¿Cómo balancear una ecuación?

1.Verificar los átomos que la ecuación tiene.

2. Consideramos si hay paréntesis y que este multiplique a os que están dentro de él.

3.  Primero balanceamos los metales.

4.  Se balancean los no metales.

5.  Después se balancean los hidrógenos y oxígenos.

6.   Comparamos los átomos de cada elemento.

7.   Agregamos los coeficientes para igualar los números en reactivos y productos, si es necesario.

8.  Verificamos que el coeficiente no altere a los demás elementos.

9.   Al final comprobamos que cada elemento este balanceado.

Ejemplo:

Nitrato de plata + sulfuro de hidrógeno                      sulfuro de plata + ácido nítrico

AgNO₃  + H₂S                       Ag₂S + HNO₃(no balanceada)

2AgNO₃ + H₂S                      Ag₂S + HNO₃(sin balancear)

2AgNO₃  +H₂SAg₂S + 2HNO₃  (balanceada)

Comprobación: En cadda lado hay 2 átomos de Ag, 2 de H y 1 de S. También en cada lado hay 2 iones de NO_-3.

Calentamiento global

Los combustibles al momento de ser quemados producen más de 50 mil millones de toneladas al año de dióxido de carbono. En un estudio realizado por los científicos han determinado que cuando se incrementa el dióxido de carbono también lo hace la temperatura lo cual ha sido un tema alarmante a la sociedad ya que si las temperaturas siguen creciendo lo más probable es que derretirán los polos. La respuesta al incrementó del dióxido de carbono se debe a la Revolución Industrial, porque gracias a las fabricas se ha incrementado en 15%.

El dióxido de carbono se libera en casi la mitad a la atmósfera, mientras que la otra mitad es absorbida por las plantas para la fotosíntesis. El efecto del metano es mayor a la del CO₂ (20 veces aproximadamente) este contribuye un 25% en la actualidad en el calentamiento global. Un aspecto que tiene que considerarse es sobre la fusión de los casquetes polares ya que esto podría provocar las inundaciones severas en las costas de los continentes. Para cambiar esto es necesario esfuerzos que sean significativos como:

·         Desarrollo de nuevas fuentes.

·         No más deforestación.

·         Conservar  el medio ambiente.

·         Entre otras.

El calor en las reacciones químicas

Las reacciones químicas siempre son acompañadas por los cambios de energía, cuando una reacción conduce hacia algo estable la liberación de la energía se presenta en forma de calor y/o trabajo, las reacciones están porque los productos se pasan a menor energía los cual los hace estar estables más que los reactivos.

Existen dos tipos de reacciones exotérmicas y endotérmicas. En las primeras reacciones el calor es un producto y lo cual se escribe en el lado derecho de la ecuación de una reacción. Mientras en las segundas reacciones el calor se considera como reactivo y por lo tanto se escribirá del lado izquierdo de la ecuación.

Reacción exotérmica (libera calor)

H₂ (g)+Cl(g)                       185kJ

Reacción endotérmica (absorbe calor)

N₂ (g)+O₂+181kJ                             2 NO (g)

El calor que se produce en una reacción se le conoce como calor de reacción. Las unidades pueden ser kilojoules o kilocalorías.

Ejemplo:

C(s) +O₂ (g)                            CO₂ (g) + 393 kJ

Cuando el calor se libera se expresa como parte de la ecuación, lo cual hace que las sustancias se expresan en moles. Así, que con  la representación de lo anterior sería, 1 mol de C se combina con 1 mol de  O₂  y se forma 1 mol de CO₂ y se libera 393 kJ.

Una principal fuente de energía de la tecnología moderna son los combustibles fósiles (petróleo, gas natral), estos son una mezcla de hidrocarburos compuestos (carbono e hidrógeno). El gas natural se compone de metano, CH₄ mientras que el petróleo es una mezcla de  hidrocarburos. La combustión de estos combustibles se inicia con una flama, liberan una enorme energía pero sus reacciones no ocurren a temperaturas ordinarias.

Energía de activaciónse refiere a la  cantidad de energía que se suministra para iniciar una reacción química. Estas aparecen en las reacciones exotérmicas con lo cual hacen que se produzca energía suficiente para que la reacción prosiga por sí misma.

Ejemplos:

CH₄ + 2 O₂ (g)          CO₂ (g) +  2 H₂O(g) +890 kJ

C₃H₈ (g) + 5 O₂ (g)        3 CO₂ (g) +4H₂O (g)+ 2200 kJ

2 C₈H₁₈ (l) + 25 O₂ (g)      16CO₂ (g) +  18 H₂O (g) 10,900 kJ

Reactivos y Productos

Las sustancias que hay antes de producirse el cambio y que desaparecen se llaman REACTIVOS.

Las sustancias que hay después de producirse el cambio y que aparecen o se generan se llaman PRODUCTOS.

Tipos de ecuaciones químicas

Una reacción química consiste en el cambio de una o mas sustancias en otra(s).  Los reactantes son las sustancias involucradas al inicio de la reacción y los productos son las sustancias que resultan de la transformación.  En una ecuación química que describe una reacción, los reactantes, representados por sus fórmulas o símbolos, se ubican a la izquierda de una flecha; y posterior a la flecha,  se escriben los productos, igualmente simbolizados. En una ecuación se puede indicar los estados físicos de las sustancias involucradas de la manera siguiente: (s) para sólido, (l) para líquido, (g) para gaseoso y (ac) para soluciones acuosas.  Los catalizadores, temperaturas o condiciones especiales deben especificarse encima de la flecha.

Las reacciones químicas pueden clasificarse de manera sencilla en cinco grandes grupos. De los cuales son los siguientes:

Reacciones de Síntesis o Composición

En estas reacciones, dos o más elementos o compuestos se combinan, resultando en un solo producto.

síntesis Química: la combinación de dos o más sustancias para formar un solo compuesto.

A +   B à C

(Donde A y B pueden ser elementos o compuestos)
ejemplo:

4 Al (s) +  3 O2 (g) à  2 Al2O3 (s)

Reacciones de Descomposición o Análisis

Estas reacciones son inversas a la síntesis y son aquellas en la cuales se forman dos o más productos a partir de un solo reactante, usualmente con la ayuda del calor o la electricidad.

Descomposición Química: la formación de dos o más sustancias a partir de un solo compuesto.

A à  B + C

(Donde B y C pueden ser elementos o compuestos)

   Ejemplo:
2 HgO (s) à  2 Hg (l)  + O2 (g)

Reacciones de Desplazamiento o Sustitución Sencilla

Estas reacciones son aquellas en las cuales un átomo toma el lugar de otro similar pero menos activo en un compuesto.  En general, los metales reemplazan metales (o al hidrógeno de un ácido) y los no metales reemplazan no metales. 

Desplazamiento Químico: un elemento reemplaza a otro similar y menos activo en un compuesto.

AB + C à  CB + A   ó   AB + C  à  AC + B

(dónde C es un elemento más activo que un metal A o un no metal B)

Ejemplo:

Mg (s) +  CuSO4 (ac) à  MgSO4 (ac)  +  Cu (s)

   Reacciones de Doble Desplazamiento o Intercambio

Estas reacciones son aquellas en las cuales el ión positivo (catión) de un compuesto se combina con el ión negativo (anión) del otro y viceversa, habiendo así un intercambio de átomos entre los reactantes.  En general, estas reacciones ocurren en solución, es decir, que al menos uno de los reactantes debe estar en solución acuosa.

Doble Desplazamiento Químico: los reactantes intercambian átomos – el catión de uno se combina con el anión del otro y viceversa.

AB + CD à  AD + CB

Ejemplo:

AgNO3 (ac) +  HCl (ac) à  HNO3 (ac)  +  AgCl (s)

 Reacciones de Neutralización

Estas reacciones son de doble desplazamiento o intercambio.  Su particularidad es que  ocurren entre un ácido y una base y los productos de la reacción son agua y una sal formada por el catión de la base y el anión del ácido. 

Por ejemplo, la reacción entre el ácido sulfúrico y el hidróxido de sodio resulta en la formación de agua y sulfato de sodio.  La ecuación que representa esta reacción es la siguiente:   

H₂SO₄ (ac) +  2 NaOH (ac) à  2 H₂O (l)  +  Na₂SO₄ (ac)

Reacciones de Combustión
Estas reacciones ocurren cuando un hidrocarburo orgánico (un compuesto que contiene carbono e hidrógeno) se combina con el oxígeno, formando agua y dióxido de carbono como productos de la reacción y liberando grandes cantidades de energía.  Las reacciones de combustión son esenciales para la vida, ya que la respiración celular es una de ellas. 

Combustión: un hidrocarburo orgánico reacciona con el oxígeno para producir agua y dióxido de carbono.

hidrocarburo + O2 à  H2O + CO2

ejemplo:
C6H12O6  +  O2  à  H2O  +  CO2