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3º Secundaria CyT
Curso: 3º Secundaria CyT > Unidad 1
Lección 10: Balance de reacciones- Balancear ecuaciones químicas
- Balance de ecuaciones químicas 1
- El balanceo de ecuaciones químicas más complejas
- Entender el balance de las ecuaciones químicas visualmente
- El balanceo de otra reacción de combustión
- El balanceo de una ecuación química con sustitución
- Ejemplo resuelto: Calcular cantidades de reactivos y productos
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Ejemplo resuelto: Calcular cantidades de reactivos y productos
Una ecuación química balanceada nos muestra las relaciones numéricas que existen entre cada una de las especies involucradas en el cambio químico. Con estas relaciones numéricas (llamadas razones molares), podemos hacer conversiones entre las cantidades de los reactivos y los productos de una reacción química dada. Creado por Sal Khan.
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- ¿Cómo calculo las repones molares?(2 votos)
Transcripción del video
Nos dicen que: "La glucosa C₆H₁₂O₆ reacciona con
oxígeno para producir CO₂ [dióxido de carbono] y H₂O [agua]. ¿Qué masa de oxígeno (en gramos) se
requiere para una reacción completa de 25.0 g de glucosa? ¿Qué masas de dióxido de carbono y agua
(en gramos) se forman?" Así que pausa este video y trata de resolverlo, y luego trabajaremos juntos
en esto. Muy bien. Ahora, primero configuremos la reacción. Entonces tenemos glucosa, que es
C₆H₁₂O₆, que va a reaccionar con el oxígeno. Ahora, el oxígeno en su forma molecular es O₂ y
lo que produce es CO₂ y H₂O -más agua-. Ahora, la siguiente pregunta es: ¿la reacción está
balanceada? Tenemos conservación de la masa, y vayamos el elemento por elemento. En
primer lugar, centrémonos en los carbonos, así que tenemos 6 carbonos del lado izquierdo
de esta reacción. ¿Cuántos carbonos tenemos del lado derecho? Bueno, en este momento sólo tenemos
1 carbono en esta molécula de dióxido de carbono, entonces, si queremos que los carbonos se
conserven también necesitamos tener 6 carbonos del lado derecho. Déjenme ver qué pasaría si pongo
un 6 aquí. Ahora los carbonos están equilibrados: 6 a la izquierda, 6 a la derecha. Vamos a los
otros elementos. Del lado izquierdo tengo 12 hidrógenos en total, en el lado derecho sólo tengo
2 hidrógenos; entonces, si queremos balancear esto podríamos multiplicar la molécula de agua,
en lugar de tener sólo una podría tener 6, y ahora serán 12 átomos de hidrógeno, por lo que,
ahora, tanto los carbonos como los hidrógenos están balanceados. Al poner este 6 aquí no hemos
cambiado los carbonos. Y ahora, por último, pero no menos importante, pensemos en los oxígenos, de
modo que a la izquierda tenemos 6 oxígenos aquí y otros 2 oxígenos acá, que hacen un total de 8
oxígenos; y a la derecha tenemos 6 x 2, tenemos 12 más otros 6 oxígenos. Entonces tenemos 18 oxígenos
del lado derecho y sólo tenemos 8 oxígenos del lado izquierdo, así que debemos aumentar la
cantidad de oxígenos del lado izquierdo. Veamos: podemos ver que este 6 coincide con este 6, de
modo que sería bueno que pudiéramos convertir esto en 12 oxígenos, entonces, la mejor manera de
convertir esto en 12 oxígenos es multiplicar por 6. Así que déjenme hacer eso. Si ponemos un 6 aquí
creo que la ecuación queda balanceada: tenemos 6 carbonos en ambos lados, tenemos 12 hidrógenos
en ambos lados; y parece que tenemos 18 oxígenos en ambos lados, entonces tenemos una ecuación
completamente balanceada. Déjenme poner una tabla periódica de elementos. Sólo necesitamos pensar en
carbono, hidrógeno y oxígeno. Para tener espacio permítanme desplazarla un poco hacia abajo; sólo
necesitamos mirar la parte de arriba. En primer lugar veamos el hidrógeno, que está aquí arriba,
y podemos ver en esta tabla periódica de elementos la masa atómica promedio, pero también podemos
ver este número 1.008 como su masa molar, entonces tenemos 1.008 g/mol de hidrógeno. Ahora podemos
pasar al carbono, el carbono es 12.01, 12.01 g/mol de carbono, y luego, por último pero no menos
importante, el oxígeno es 16.00 g/mol de oxígeno. Y ahora podemos usar esa información y quitar
nuestra tabla periódica de elementos, podemos usar esta información para averiguar las masas
molares de cada una de estas moléculas. Así que, por ejemplo, la glucosa: si hablamos de C₆H₁₂O₆,
¿cuántos gramos por mol será eso?, ¿cuántos gramos serán una mol de glucosa? Bueno, son 6 carbonos,
12 hidrógenos y 6 oxígenos, así que una forma de hacer eso sería: 6 por esto va a ser 6 (12.01) +
12 (1.008) + 6 (16.00), y luego esto será gramos por mol, y esto va a ser igual a, veamos: 72.06
+ 12.096 + 6 x 16 es 96.00. Por supuesto todo esto está en gramos por mol, esto va a ser igual
a, veamos: 72 + 12 = 84 + 96 = 180, 180 punto... Y veamos, tenemos 60 milésimas más 96 milésimas
son 156 milésimas, entonces punto 156 milésimas de gramos por mol. Permítanme asegurarme de que
tenemos las cifras significativas correctas: el 6, el 12 y el 6 son números puros, así que todavía
estamos bien con esto. Y luego, cuando sumamos esto necesitamos redondear con tanta precisión
como tenemos en el menor número. Aquí redondeamos a centésimas, a centésimas, y hasta milésimas,
así que en realidad necesitamos redondear esto a la posición de las centésimas. Entonces esto
va a ser 180.16 g/mol de glucosa. Ahora veamos las otras moléculas. Si pensamos en el oxígeno.
Haremos esto aquí para ahorrar espacio. Oxígeno, esto es bastante sencillo: una molécula de oxígeno
molecular sólo tiene 2 átomos de oxígeno, así que multiplicamos 2 por esto y el resultado será 32.00
g/mol. Y luego dióxido de carbono: el dióxido de carbono va a ser igual a 2 oxígenos + 1 carbono,
entonces va a ser igual a esto, más un carbono, es igual a esto, 12.01, que es igual a 44.01 g/mol.
Y por último, pero no menos importante, tenemos el agua: H₂O, esto será igual a 2 hidrógenos, que
es igual a 2 x 1.008, que es igual a 2.016 + 1 oxígeno, entonces es igual a 2.016 + 16, que va
a ser igual a 18.016. Una vez más aquí llegamos hasta la posición de las centésimas, así que
vamos a redondear a la posición de las centésimas: entonces, 18.02 g/mol. Ahora, el siguiente paso
en el que tenemos que pensar es que estamos reaccionando con 25 gramos de glucosa, ¿a cuántos
moles de glucosa corresponde eso? Entonces tenemos 25.0 gramos de glucosa y queremos convertir esto
en moles de glucosa. Sabemos que la masa molar es de 180.16 g/mol, o podríamos multiplicar y decir
que por cada mol esto es 180.16 gramos. Todo lo que hice fue tomar el recíproco de esto que
tenemos aquí, y fíjense que los gramos se cancelan con gramos y nos quedamos con moles de glucosa,
eso será igual a 25.0 ÷ 180.16 moles de glucosa, 25 ÷ 180.16 es igual a esto. Y veamos: tengo
tres cifras significativas divididas entre cinco cifras significativas, así que voy a redondear
a tres cifras significativas, es decir: 0.139, entonces esto es aproximadamente igual a 0.139
moles de glucosa. Ahora, la primera pregunta es ¿qué masa de oxígeno se requiere para una reacción
completa de esto? Bueno, por cada mol de glucosa necesitamos 6 moles de oxígeno molecular,
de modo que vamos a multiplicar eso por 6, así que por 6 es igual a esto. Recuerden:
teníamos tres cifras significativas, entonces 0.833, vamos a necesitar 0.833 moles
de oxígeno molecular. Y luego multiplicamos eso por la masa molar del oxígeno molecular,
así que por 32.00 g/mol de oxígeno molecular: 0.833 x 32 es igual a esto. Si tomamos tres
cifras significativas, es igual a 26.7, 26.7 gramos de oxígeno, de oxígeno molecular. Y hemos
respondido a la primera parte de la pregunta: ¿qué masa de oxígeno se requiere para completar
la reacción? El resultado es esto que tenemos aquí. Y luego la siguiente pregunta es:
¿qué masas de dióxido de carbono y agua en gramos se forman? Recordemos que por cada mol de
glucosa necesitamos 6 moles de oxígeno molecular, y producimos 6 moles de dióxido de carbono y 6
moles de agua, entonces, este es el número de moles de glucosa que introducimos en la reacción,
lo multiplicamos por 6 y el resultado fue esto, de modo que este también es el número de moles de
dióxido de carbono o agua que vamos a producir. Entonces, si tomamos 0.833 mol de dióxido de
carbono original y lo multiplicamos por la masa molar del dióxido de carbono, 44.01 g/mol,
esto va a ser aproximadamente igual a 0.833 x 44 x 01 es igual a 3 cifras significativas: 36.7
gramos, 36.7 gramos de dióxido de carbono. Y una vez más podemos ver que los moles se cancelan
con los moles, tal como lo hicimos antes, para obtener gramos de dióxido de carbono. Y
luego, por último, pero no menos importante, podemos hacer esto con el agua: 0.833 mol de H₂O
multiplicado por su masa molar, por 18.02 g/mol de agua, nos va a dar aproximadamente 0.833
x 18.02, nos da tres cifras significativas, va a ser igual a 15.0, 15.0 gramos de agua. Una
vez más esos moles se cancelan para tener las unidades adecuadas. Y hemos terminado, lo cual
es genial. Esto es realmente útil en química para poder comprender con base en una ecuación química
balanceada que una de las moléculas de la entrada, es decir, uno de los reactivos, tiene cierta
masa, cuánto necesitamos del otro y luego cuánta masa de los productos realmente vamos
a producir, todo lo cual acabamos de calcular.