Cálculos relacionados con ecuaciones químicas balanceadas

Como sabemos que una balancedLa ecuación química sigue la ley de conversión de masa. Esta ley establece que la masa no se crea ni se destruye. Esto significa que la masa de los reactivos debe ser igual a la masa de los productos. Además, la carga total de los reactivos debe ser igual a la carga total de los productos en una balancedecuación química. Entendamos este concepto balanceando una ecuación simple.

A balancemasa, utilizamos masa en gramos. La masa en gramos debe ser igual de la siguiente manera. La masa del reactivo es igual a la masa de los productos. En la ilustración, podemos ver que el nitrato de potasio se descompone para formar nitrito de potasio y gas oxígeno. La masa de nitrato de potasio es 4,04 g. La masa de nitrito de potasio es 3,40 g. La masa de oxígeno formado es 0,64 g. Si sumamos la masa de nitrito de potasio y gas oxígeno en el producto, obtenemos 4,04 g. Esa es la masa de los reactivos.

Algunas reacciones químicas involucran iones. También podemos balancela carga de las reacciones químicas que involucran iones. Podemos ver en la ilustración que el nitrato de potasio se descompone para formar nitrito de potasio y gas oxígeno. La carga de potasio en el nitrato de potasio es +1. La carga del ion nitrato en el nitrato de potasio es -1. Entonces la carga total del reactivo es (+1) + (-1) = 0.

En los productos de la reacción, la carga del gas oxígeno es cero. La carga de potasio es +1y el del ion nitrito es -1. Por lo tanto, la carga total de nitrito de potasio es (+1) + (-1) = 0. Podemos ver que la carga total del reactivo es cero. También podemos ver que el cargo total del producto también es cero. Entonces la carga de los reactivos es igual a la carga de los productos.

Vamos balancela masa y la carga de otra ecuación química. El gas nitrógeno reacciona con el gas hidrógeno para formar amoníaco. Primero vamos a balanceLa masa. La masa de nitrógeno es 2100 g. La masa del gas hidrógeno es 450 g. Cuando sumamos la masa de los gases nitrógeno e hidrógeno, obtenemos 2550 g. La masa de los productos también es de 2550 g. Entonces podemos ver que la masa de los reactivos es igual a la masa del producto.

Ahora lo haremos balancela carga en esta ecuación química. La carga del gas nitrógeno es cero. La carga del gas hidrógeno es ceroLa carga de amoniaco también es cero. Podemos observar que la carga total de los reactivos es cero. Es igual al cargo total de los productos.

Ahora lo haremos balanceLas ecuaciones nucleares. Es una ecuación en la que un núcleo cambia a un nuevo elemento. Se produce por el bombardeo de neutrones o por la emisión de partículas alfa o beta. Para equilibrar una ecuación nuclear necesitamos: balanceel número de masa en ambos lados de la ecuación. Luego trabajamos con el número atómico que representa la carga nuclear. El equilibrio de las ecuaciones nucleares se realiza encontrando el elemento que falta en la ecuación. Esto se logra equilibrando el número másico y el número atómico en ambos lados de la ecuación.

En el ejemplo ilustrado tenemos un isótopo de carbono. Es un ¹⁴Csufriendo desintegración beta. Significa que está emitiendo una partícula beta o un electrón. ¿Cuál es el elemento que falta en esta reacción? Para ello, debemos asegurarnos de que la reacción esté equilibrada. Aquí 6del carbono representa el Número Atómico que también es igual al número de protones del elemento carbono. 14de Carbono representa un número de masa. Es la suma de protones y neutrones.

Entonces, este isótopo del carbono tiene 6 protones y 8 neutrones. A balanceLa ecuación que tenemos que asegurarnos de que la masa sea igual en ambos lados. También debemos asegurarnos de que la carga nuclear total sea la misma. En el lado derecho de la ecuación, el electrón tiene masa cero. Por lo tanto, necesitamos un elemento con un número másico de catorce. En el lado izquierdo de la ecuación, la carga nuclear es seis. En el lado derecho el electrón tiene una carga nuclear negativa. Necesitamos un elemento con 7 cargas nucleares.

Para ello utilizamos la tabla periódica. El número másico puede variar pero el número atómico es específico para cada elemento. El nitrógeno es el elemento que falta. Esto se debe a que siete es su número atómico y catorce es su número másico. Ahora la carga nuclear es la misma en ambos lados de la ecuación. El número de masa también es el mismo. Esta ecuación está equilibrada. Veamos otro ejemplo en el queEl nitrógeno-14 es bombardeado con neutrones. Como resultado se produce hidrógeno y un elemento faltante.

Comencemos con el número de masa porque sabemos que en el lado izquierdo la masa es quince. En el lado derecho, la masa es uno. Por lo tanto, necesitamos un elemento con un número másico de catorce. Ahora, calculemos el número atómico que también representa la carga nuclear. En el lado izquierdo, tenemos un valor de número atómico de 7. En el lado derecho tenemos un número atómico de 1 y otro elemento faltante. Entonces necesitamos un elemento con 6 números atómicos para balanceEsta ecuación. Utilizando la tabla periódica, obtenemos el elemento faltante como Carbono-14. Es un isótopo del carbono. Ahora, esta ecuación nuclear está equilibrada.

La regla general para equilibrar ecuaciones químicas simples es que solo podemos cambiar los coeficientes. Esos son los números que están delante de los átomos. Los números después de los átomos son subíndices. No se pueden cambiar. Los coeficientes se modifican para balanceecuación. Logramos esto haciendo que el número de átomos de un elemento en el lado reactivo sea igual al número de átomos del elemento en el lado del producto. Si no hay ningún coeficiente escrito, asumimos que es uno.

La introspección es un método de autoevaluación oautoobservación. Tiene el significado de mirar hacia dentro. En este método observamos la ecuación química y descubrimos si es necesario equilibrar la carga, la masa o el número de átomos. En la ilustración dada, el óxido de hierro reacciona con el carbonopara formar hierro metálico y gas de dióxido de carbono.

Veamos primero si la carga está equilibrada. Podemos observar que la carga total de los reactivos es cero. También podemos observar que el cargo total de los productos es cero. Entonces la carga de los reactivos es igual a la carga de los productos. Ahora buscaremos el número de átomos de cada elemento en los reactivos. Observaremos si están equilibrados. Como podemos ver, hay dos átomos de hierro en el lado reactivo. También hay un átomo de hierro en el lado del producto. También hay 3 átomos de oxígeno en el lado del reactivo y dos átomos de oxígeno en el lado del producto. El número de átomos de carbono es igual en ambos lados.

Primero lo haremos balanceLos átomos de hierro colocando el coeficiente dos en el lado izquierdo del hierroóxido. Así que ahora tenemos 4 átomos de hierro y 6 átomos de oxígeno en el lado izquierdo. Colocaremos el coeficiente 4 en el lado izquierdo del hierro en el lado del producto. Ahora el número de átomos de hierro esequilibrado. Pondremos el coeficiente 3 enlado izquierdo del dióxido de carbono en el productolado. Podemos ver la cantidad de oxígenoLos átomos ahora están equilibrados. Para equilibrar los tres átomos de carbono en el lado del producto, colocaremos el coeficiente 3 en el carbono en el lado del reactivo.

Nos deja balanceOtra ecuación. El gas hidrógeno reacciona con el gas oxígeno para formar agua. Hay dos átomos de hidrógeno en el lado reactivo. Hay dos átomos de hidrógeno en el lado del producto. El número de átomos de oxígeno en el lado del reactivo es dos y en el lado del producto es uno.

Primero vamos a intentarlo balanceLos átomos de oxígeno. Pondremos el coeficiente dos en el agua y ahora tenemos dos átomos de oxígeno en el lado del producto. Así que los átomos de oxígeno son balanceden ambos lados. Pero ahora el número de átomos de hidrógeno está desequilibrado. Esto se debe a que hay cuatro átomos de hidrógeno en el lado del producto y dos átomos de hidrógeno en el lado del reactivo. A balanceLos átomos de hidrógeno los pondremos con el coeficiente dos en el gas hidrógeno en el lado del reactivo. Ahora tenemos balancedecuación química como se ilustra.

Balanceo de ecuaciones Redox. Las reacciones de oxidación-reducción se denominan comúnmente reacciones redox. Esto implica el movimiento de electrones de un elemento a otro. El átomo que pierde electrones se oxida y el átomo que gana electrones se reduce. Las ecuaciones redox pueden ser balancedya sea por el método del número de oxidación o por el método de la semirreacción.

En el método del número de oxidación, el número de oxidación se cuenta como un todo. En el método de semirreacción, la ecuación del método se divide en dos semirreacciones. Estas dos reacciones son la reacción de oxidación y la reacción de reducción. Entonces balancecada mitad y suma la parte para obtener una balancedecuación redox.

Primero utilizaremos el método del número de oxidación para balanceLa ecuación redox. El número de oxidación es el número de electrones perdidos o ganados por un átomo. Primero identificaremos el número de oxidación de cada átomo en la ecuación. Luego identificaremos el cambio en el número de oxidación de los átomos que se oxidan o se reducen. Luego sumaremos este número como coeficientes de manera que el aumento total en el número de oxidación sea igual a la disminución total en el número de oxidación. Entonces nosotros balancetodos los átomos restantes excepto hidrógeno y oxígeno.

En el ejemplo ilustrado podemos ver que el estado de oxidación del nitrógeno cambia de +5a +2. Aquí el cambio en el número de oxidación es -3porque el nitrógeno ganó tres electrones. El número de oxidación de Ascambió de más tres a más cinco. Por lo tanto, se oxida y el cambio en su número de oxidación es +2porque perdió dos electrones.

El aumento total del número de oxidación del nitrógeno es 3. Por lo tanto, si multiplicamos tres por dos obtenemos 6. La disminución total del número de oxidación de Ases +2. Si multiplicamos este 2 por 3 obtenemos 6. Por lo tanto, pondremos el coeficiente 3 a H₃AsO₃y coeficiente 2 a HNO₃. Ahora podemos ver que el aumento en el número de oxidación es igual a la disminución en el número de oxidación, que es seis.

En el ejemplo dado, el zinc se reduce de cero a +2estado de oxidación. El hidrógeno se oxida a partir de +1al estado de oxidación cero. El cambio en el número de oxidación del zinc es +2. Para el hidrógeno, es -1. Nos multiplicaremos -1con dos para obtener menos dos. Multiplicamos HCl por dos. Ahora podemos ver que el cambio en el número de oxidación del zinc es igual al cambio en el número de oxidación del hidrógeno después de multiplicarlo por dos. Se añade dos como coeficiente al HCl. La ecuación es balancedahora.

Ahora lo haremos balancela reacción redox dividiéndola en dos partes. Una parte es la reacción de oxidación y la otra es la reacción de reducción. En la ilustración dada tenemos una ecuación redox. Estamos separando la parte de oxidación y la parte de reducción y escribiéndolas por separado. ClO⁻Se llama hipoclorito. Está en proceso de reducción Cl⁻. El zinc está sufriendo una oxidación Zn⁺²ión.

Ahora nosotros primero balanceátomos distintos del hidrógeno y el oxígeno colocando el coeficiente en el lado del reactivo o en el lado del producto. Podemos ver que el Cloro y el Zinc ya están equilibrados. Así que ahora vamos a balancelos átomos de oxígeno y luego los átomos de hidrógeno. A balanceLos átomos de oxígeno los agregaremos en moléculas de agua al lado opuesto de los átomos de oxígeno. En la parte de la reacción de oxidación no hay átomos de oxígeno. En la parte de reducción hay un átomo de oxígeno en el lado del reactivo. Por lo tanto, añadiremos una molécula de agua en el lado del producto. Ahora los átomos de oxígeno están equilibrados.

Ahora lo haremos balanceLos átomos de hidrógeno. A balanceLos átomos de hidrógeno los agregaremos como iones de hidrógeno en el lado opuesto de la ecuación. No hay átomos de hidrógeno en la parte de la reacción de oxidación. Mientras tanto, hay dos átomos de hidrógeno en el lado del producto en la parte de la reacción de reducción. Agregaremos dos iones de hidrógeno en el lado reactivo. Ahora lo haremos balanceel cargo. Con el fin de balancela carga la añadiremos en electrones ya sea al lado del reactivo o al lado del producto. En la reacción de oxidación podemos ver que la carga del reactivo es cero. Mientras tanto, el cargo sobre el producto es +2. Entonces agregaremos dos electrones en el lado del producto para que la carga total sea igual a cero. Esto es lo mismo que la carga total de los reactivos.

Vamos balancela carga en la reacción de reducción. Podemos ver que hay +2carga sobre iones de hidrógeno y -1cargar en ClO⁻ión. Por lo tanto, la carga total de los reactivos es (+2) + (-1) = (+1). El cargo total del lado del producto es -1. Si agregamos dos electrones en el lado del reactivo, obtendremos una carga total como -1. Esto es igual al cargo en el lado del producto.

En el siguiente paso multiplicamos toda la ecuación de semireducción y la ecuación de semioxidación. Hacemos esto de tal manera que el número de electrones de ambas semireacciones sean iguales entre sí. En el ejemplo dado, el número de electrones ya es igual. Combinaremos ambas semireacciones y restaremos cualquier término común como electrones, iones de hidrógeno o iones de hidróxido.

Ahora tenemos la final balancedreacción redox. Esta reacción es balanceden medio ácido. Si una reacción redox tiene lugar en medio básico, en el paso final añadimos iones hidróxido OH⁻. Lo agregamos al lado donde se encuentran los iones de hidrógeno y restamos las moléculas de agua.