Equilibrio de ecuaciones químicas –

LA estequiometría de una reacción química es de suma importancia para informar el reactivo limitante, la masa y volumen (en el caso de gases) de los productos finales, la cantidad de reactivos que se deben agregar para que se obtenga una determinada cantidad de producto, entre otros datos. Por lo tanto, los equilibrar ecuaciones químicas debe hacerse siempre que desee obtener información sobre una reacción determinada.

Para que el equilibrio de las reacciones químicas se realice correctamente, se debe prestar atención a los siguientes principios:

1) Ley de conservación masiva: Esta ley indica que la suma de las masas de todos los reactivos debe ser siempre igual a la suma de las masas de todos los productos (principio de Lavoisier).

dos) Ley de proporciones definidas: Los productos de una reacción están dotados de una relación de masa proporcional a los reactivos. Por tanto, si 12 g de carbono reaccionan con 36 g de oxígeno para formar 48 g de dióxido de carbono, 6 g de carbono reaccionan con 18 g de oxígeno para formar 24 g de dióxido de carbono.

3) proporción atómica: De manera análoga a la ley de proporciones definidas, los coeficientes estequiométricos deben satisfacer las atomicidades de las moléculas en ambos lados de la ecuación. Por lo tanto, se necesitan 3 moléculas de oxígeno (O_dos) para formar 2 moléculas de ozono (O₃).

Cabe recordar que, según la IUPAC, los coeficientes estequiométricos deben ser los valores enteros más pequeños posibles.

Métodos de equilibrio

MÉTODO DE INTENTO

Como ya sugiere el nombre, consiste en elegir números arbitrarios de coeficientes estequiométricos. Entonces, aunque más simple, puede convertirse en la forma más laboriosa de equilibrar una ecuación.

MÉTODO ARGÉRICO

Utiliza un conjunto de ecuaciones, donde las variables son los coeficientes estequiométricos. Estas ecuaciones se pueden resolver mediante sustitución, escalado o matrices (mediante determinantes).

Ejemplo: NH₄EN EL₃ → N_dosO + H_dosO

Paso 1: Identifica los coeficientes.

LaNUEVA HAMPSHIRE₄EN EL₃ → Bnorte_dosel + CH_dosO

Paso 2: Ecualizar las atomicidades de cada elemento respetando la regla de la proporción atómica. Por tanto, la atomicidad de cada elemento de la molécula debe multiplicarse por el coeficiente estequiométrico identificado anteriormente.

Para nitrógeno: 2La = 2B (dado que hay 2 átomos de N en la molécula de NH₄EN EL₃)

Para hidrógeno: 4La = 2C

Para oxígeno: 3La = B + C

Es decir, el número de átomos de cada elemento debe ser igual en el lado de los reactivos y en el lado de los productos.

Paso 3: Resuelve el sistema de ecuaciones

Si 2a = 2b, a = b.

Si 4a = 2c, 2a = c.

Por lo tanto, al asignar el valor arbitrario 2 al coeficiente a, tenemos:

a = 2, b = 2, c = 4.

Pero dado que los coeficientes deben ser los valores enteros más pequeños posibles:

a = 1, b = 1, c = 2.

Paso 4: Reemplaza los valores obtenidos en la ecuación original.

1NH₄EN EL₃ → 1N_dosO + 2H_dosel, o simplemente, NUEVA HAMPSHIRE₄EN EL₃→ norte_dosel + dosH_dosO

MÉTODO REDOX

Se basa en variaciones en los números de oxidación de los átomos involucrados para hacer coincidir el número de electrones abandonados con el número de electrones ganados. Si al final del balanceo redox no hay compuestos para balancear, regrese al método de prueba y complete con los coeficientes restantes.

Ejemplo: Fe₃O₄ + CO → FeO + CO_dos

Paso 1: Identificar los átomos que experimentan redox y calcular las variaciones en sus números de oxidación.

Sabiendo que el Nox del oxígeno es -2 para todos los compuestos involucrados. El Nox de Iron varía de +8/3 a +2. Y el Nox del carbono de +2 a +4.

Por tanto, el hierro se reduce y el carbono se oxida.

ΔFe = 8/3 – 2 = 2/3 (variación Nox del hierro)

ΔC = 4 – 2 = 2 (variación Nox del carbono)

Paso 2: Multiplique la variación de Nox por la respectiva atomicidad en el lado del reactivo y asigne el valor obtenido como el coeficiente estequiométrico de las especies que se sometieron al proceso inverso. Por lo tanto, el número obtenido al multiplicar la variación de Nox del hierro por su atomicidad debe asignarse como el coeficiente estequiométrico de la molécula de CO.

Para planchar: 2/3. 3 = 2

Para carbono: 2. 1 = 2

Por tanto, el coeficiente de Fe₃O₄ es igual a 2, y también lo es el coeficiente de CO.

2Fe₃O₄ + 2CO → FeO + CO_dos

Simplificando los coeficientes a los valores enteros más pequeños posibles, tenemos:

Fe₃O₄ + CO → FeO + CO_dos

Paso 3: Suma los coeficientes restantes

Para completar el equilibrado, puede realizar el mismo procedimiento utilizado en el lado del reactivo (multiplicando la variación de Nox por la atomicidad del elemento en la molécula) o realizar el método de prueba.

La primera opción es la más viable, aunque para ecuaciones más simples (como la que se muestra a modo de ejemplo) se puede utilizar el segundo método. El hecho es que ambos métodos deben conducir a la misma respuesta final.

Cómo la atomicidad del carbono en CO_dos es igual a 1, multiplicando por la variación de Nox 2, obtenemos el coeficiente 2 para FeO. Asimismo, si la variación Nox del hierro es igual a 2/3, multiplicado por la atomicidad 1 en la molécula de FeO, se obtiene el coeficiente 2/3 para el CO._dos.

Ahora, simplemente equilibre el lado de los productos:

Fe₃O₄ + CO → 2FeO + 2 / 3CO_dos

Dado que los coeficientes deben ser los valores enteros más pequeños posibles, multiplique la ecuación por 3/2 para eliminar el coeficiente fraccionario de CO_dos:

Fe₃O₄ + CO → 3FeO + CO_dos

MÉTODO ION-ELECTRÓN

Se basa en la división de la reacción redox global en dos semiecuaciones. Para la semiecuación de reducción, se deben agregar los electrones en el lado de los reactivos y el anión en el lado de los productos. De manera similar, para la semiecuación de oxidación, los electrones deben agregarse en el lado del producto junto a las especies oxidadas, mientras que en el lado del reactivo deben agregarse las especies más reducidas.

Ejemplo: CuSO₄ + Ni → NiSO₄ + Cu

Paso 1: Identificar especies que sufren oxidación y reducción.

En el compuesto CuSO₄, el cobre tiene Nox +2 y se convierte en cobre puro con Nox 0. Así como el níquel puro pasa del estado 0 al estado de oxidación +2. Por lo tanto, el cobre 2+ sufre reducción y oxidación de níquel.

Paso 2: Escribir semiecuaciones

Culo²⁺ + 2e → Cu

Ni → Ni²⁺ + 2e

Paso 3: Suma las semiecuaciones para equilibrarlas y cancelar los electrones dados con las ganancias.

Culo²⁺ + Ni → Ni²⁺ + Cu, o simplemente CuSO₄ + Ni → NiSO₄ + Cu

Si el número de electrones dados y ganados no es igual, las dos semiecuaciones deben multiplicarse por números enteros para equilibrar las cargas.

Si la ecuación inicial tiene iones H + en un lado o átomos de oxígeno en un lado también, equilibre la primera especie con moléculas de hidrógeno y la segunda con moléculas de agua.

Fuentes:

SARDELLA, Antonio. Curso de Química: Química General, São Paulo – SP: Editora Ática, 2002. 25ª Edición, 2ª edición. 448 páginas

http://www.rumoaoita.com/site/attachments/100_M%C3%A9todos%20de%20Balanceamento.pdf (Consultado el 15/06/2010)