Balanceo o ajuste de ecuaciones químicas
Las ecuaciones químicas siguen una serie de normas de escritura e interpretación que les permite tener un significado unívoco. Estas normas son:
Normas
•En el primer miembro escribimos los reactivos y en el segundo los productos. Si hay varios reactivos o varios productos, los separamos mediante el signo +.
• Separamos los dos miembros de la ecuación mediante una flecha que indica el sentido de la transformación.
• En la ecuación solo describimos el curso principal de la reacción. No constan los pasos intermedios que pudieran tener lugar, solo el estado inicial (reactivos) y el final
(productos).
• Solo escribimos las sustancias que intervienen propiamente en la reacción. No hacemos constar, por ejemplo, el agua de disolución.
• Frecuentemente, indicamos el estado físico de las sustancias que intervienen. Después de la fórmula añadimos los símbolos (s), (l), (g) y (aq).
• En ocasiones, empleamos algunos símbolos para identificar otras características del
proceso.
• El símbolo Δ, colocado sobre la flecha, indica el sentido de la transformación, significa‘calentamiento’.
• Una flecha junto a un producto significa ‘desprendimiento de gas’.
• Una flecha junto a un producto significa ‘formación de un precipitado sólido’.
Métodos de ajuste de ecuaciones
La ecuación química también debe expresar las cantidades relativas de las sustancias que intervienen.Si escribimos la reacción de descomposición del clorato de potasio:
observamos que el número de átomos de oxígeno que intervienen en la reacción no es el mismo en los reactivos que en los productos.
El problema se resuelve si colocamos, por ejemplo, el coeficiente fraccionario 3/2 delante de la fórmula del oxígeno:
A esta operación la denominamos ajustar o igualar una ecuación química.
Para determinar los coeficientes de una ecuación química solemos utilizar dos métodos: el método de tanteo y el método del sistema de ecuaciones.
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El método de tanteo se utiliza en ecuaciones sencillas. Consiste en aplicar el método de ensayo-error.
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El método del sistema de ecuaciones se emplea en los casos en que resulta más complicado asignar los coeficientes por tanteo. Consiste en plantear tantas ecuaciones como tipos de átomos intervienen en la reacción.
EJEMPLO MÉTODO POR TANTEO
Ajustemos la siguiente ecuación por el método de tanteo:
En el primer miembro hay dos átomos de nitrógeno. Para que también los haya en el segundo miembro, asignamos el coeficiente 2 al NH3 .
De este modo queda ajustado el número de átomos de nitrógeno.
• Si comparamos ahora el número de átomos de hidrógeno, observamos que hay dos en el primer miembro y seis en el segundo miembro. Asignamos el coeficiente 3 a la molécula de H2 para igualar su número.
Como al introducir este coeficiente no hemos modificado el número de átomos de nitrógeno, esta es la ecuación ajustada.
EJEMPLO MÉTODO POR SISTEMA DE ECUACIONES
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Método de balanceo ion – electrón
Paso1. Si la ecuación está en forma molecular la pasamos a forma iónica. Aquí debemos tener en cuenta que los elementos libres, los óxidos, el H 2O y el H 2O2 no se disocian, solo se disocian los electrolitos (ácidos, bases y sales). Ilustraremos todos los pasos con el siguiente ejemplo:
Pasamos a forma iónica:
Paso 2. Escribimos por separado el esqueleto de las ecuaciones iónicas parciales del agente oxidante y el agente reductor.
Paso 3. Igualamos los átomos de oxígenos agregando moléculas de H2 O para balancear los oxígenos:
Paso 4: Igualamos los átomos de hidrógenos H+ (iones hidrógenos) donde falta hidrógeno.
Paso 5: Contamos la carga total en ambos lados de cada ecuación parcial y agregamos e- en el miembro deficiente en carga negativa (-) o que tenga exceso de carga positiva (+).
Paso 6: Igualamos la ecuación con el número de e - tanto perdidos como ganados. Después multiplicamos las ecuaciones parciales por los números mínimos necesarios.
Paso 7: Sumamos las dos medias reacciones cancelando cualquier cantidad de iones H +,OH- o H2O que aparezca en ambos lados, con lo cual obtendremos la ecuación finalmente balanceada.
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Método de balanceo de óxido–reducción o redox
Paso1. Asignamos el número de oxidación de todos los elementos presentes en la reacción y reconocemos los elementos que se oxidan y reducen. Nota: Todo elemento libre tiene número de oxidación cero
Paso 2. Escribimos las semirreacciones de oxidación y reducción con los electrones de intercambio.
Paso 3. Balanceamos el número de átomos en ambos lados de las semirreacciones. En este caso están balanceados..
Paso 4. Igualamos el número de electrones ganados y cedidos
Nota: El número de electrones ganados debe ser igual al número de electrones cedidos. Colocamos los coeficientes encontrados en la ecuación original donde verificamos el cambio del número de oxidación.
Paso 5. Completamos el balanceo ajustando el número de átomos en ambos lados de la reacción.
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