BALANCEO DE ECUACIONES QUIMICAS

Cuando la reacción química se expresa como ecuación, además de escribir correctamente todas las especies participantes (nomenclatura), se debe ajustar el número de átomos de reactivos y productos, colocando un coeficiente a la izquierda de los reactivos o de los productos. El balanceo de ecuaciones busca igualar el de átomos en ambos lados de la ecuación, para mantener la Ley de Lavoisiere.
Por ejemplo en la siguiente reacción (síntesis de agua), el número de átomos de oxígenos de reactivos, es mayor al de productos.

H₂ + O₂= H₂O

Para igualar los átomos en ambos lados es necesario colocar coeficientes y de esta forma queda una ecuación balanceada.

2 H₂ + O₂ =2 H₂O

Algebraico
Este método es un proceso matemático que consistente en asignar literales a cada una de las especies, crear ecuaciones en función de los átomos y al resolver las ecuaciones, determinar el valor de los coeficientes.

Ecuación a balancear:

FeS + O₂  Fe₂O₃ + SO₂

Los pasos a seguir son los siguientes:

1. Escribir una letra, empezando por A, sobre las especies de la ecuación:

2. Escribir los elementos y para cada uno de ellos establecer cuántos hay en reactivos y en productos, con respecto a la variable. Por ejemplo hay un Fe en reactivos y dos en productos, pero en función de las literales donde se localizan las especies (A y C) se establece la ecuación A = 2C .

El símbolo produce ( ) equivale al signo igual a (=).

      Fe       A = 2C

       S         A = D

       O        2B = 3C + 2D

3. Utilizando esas ecuaciones, dar un valor a cualquier letra que nos permita resolver una ecuación (obtener el valor de una literal o variable) y obtener después el valor de las demás variables. Es decir se asigna un valor al azar (generalmente se le asigna el 2) a alguna variable en una ecuación, en este caso C = 2 , de tal forma que al sustituir el valor en la primera ecuación se encontrará el valor de A. Sustituyendo el valor de A en la segunda ecuación se encuentra el valor de D y finalmente en la tercera ecuación se sustituyen los valores de C y D para encontrar el valor de B.

    Fe    A = 2C                     Sí C =2       A= D         2B = 3C + 2D
    S     A = D                        A= 2C         D = 4         2B = (3)(2) + (2)(4)
   O   2B = 3C + 2D            A= 2(2)                         2B = 14

                                                       A = 4                              B = 14/2     B = 7

4. Asignar a cada una de las especies el valor encontrado para cada una de las variables:

Balanceo de ecuaciones por el método de Redox (Oxidoreduccion)

En una reacción si un elemento se oxida, también debe existir un elemento que se reduce. Recordar que una reacción de oxido reducción no es otra cosa que una perdida y ganancia de electrones, es decir, desprendimiento o absorción de energía (presencia de luz, calor, electricidad, etc.)

Para balancear una reacción por este método , se deben considerar los siguiente pasos

1) Determinar los números de oxidación de los diferentes compuestos que existen en la ecuación.

Para determinar los números de oxidación de una sustancia, se tendrá en cuenta lo siguiente:

En una formula siempre existen en la misma cantidad los números de oxidación positivos y negativos

El Hidrogeno casi siempre trabaja con +1, a ecepcion los hidruros de los hidruros donde trabaja con −1

El Oxigeno casi siempre trabaja con −2

Todo elemento que se encuentre solo, no unido a otro, tiene numero de oxidación 0

2) Una vez determinados los números de oxidación , se analiza elemento por elemento, comparando el primer miembro de la ecuación con el segundo, para ver que elemento químico cambia sus números de oxidación

0 0 +3 −2

Fe + O2 Fe 2 O 3

Los elementos que cambian su numero de oxidación son el Fierro y el Oxigeno, ya que el Oxigeno pasa de 0 a −2 Y el Fierro de 0 a +3

3) se comparan los números de los elementos que variaron, en la escala de Oxido-reducción

0 0 +3 −2

Fe + O2 Fe 2 O 3

El fierro oxida en 3 y el Oxigeno reduce en 2

4) Si el elemento que se oxida o se reduce tiene numero de oxidación 0 , se multiplican los números oxidados o reducidos por el subíndice del elemento que tenga numero de oxidación 0

Fierro se oxida en 3 x 1 = 3

Oxigeno se reduce en 2 x 2 = 4

5) Los números que resultaron se cruzan, es decir el numero del elemento que se oxido se pone al que se reduce y viceversa

4Fe + 3O2 2Fe2O3

Los números obtenidos finalmente se ponen como coeficientes en el miembro de la ecuación que tenga mas términos y de ahí se continua balanceando la ecuación por el método de tanteo

Otros ejemplos

K Cl O 3 KCl + O2

+1 +5 −2 +1 −1 0

K Cl O 3 KCl + O2

Cl reduce en 6 x 1 = 6

O Oxida en 2 x 1 = 2

2KClO3 2KCl + 6O2

Cu + HNO3 NO2 + H2O + Cu(NO3)2

0 +1 +5 −2 +4 −2 +2 −2 +2 +5 −2

Cu + HNO3 NO2 + H2O + Cu(NO3)2

Cu oxida en 2 x 1 = 2

N reduce en 1 x 1 = 1

Cu + HNO3 2NO2 + H2O + Cu(NO3)2

Cu + 4HNO3 2NO2 + 2H2O + Cu(NO3)2

 

En el método de ión-electrón

(Conocido también como método de medida reacción), la reacción total se separa en medias reacciones que se balancean y suman por separado. Aunque este método es un poco más complicado que el método de oxidación, se apega más a la realidad para reacciones de redox en soluciones acuosas. El método ión-electrón reconoce no sólo un elemento sufre un cambio sino la molécula o ion completo. Este método también proporciona las bases apropiadas para el estudio de la electroquímica, en la que intervienen aplicaciones de medias balanceadas.

Las reglas para balancear ecuaciones son un poco diferentes en solución ácida[con iones H+ (ac)], que en solución básica [con iones OH-(ac)].

Ambos casos se toman por separado, estudiando primero las reacciones en solución ácida. Para simplificar las ecuaciones, se balancean sólo las ecuaciones iónicas netas.

El balanceo en una solución acuosa ácida se ilustra por medio de la siguiente ecuación no balanceada:

CrO - (ac) + Cl- (ac) + H+ (ac) Cr (ac) + Cl (g) + H O

1.- Separe la molécula o ion que contenga un elemento que ha sido oxidado o reducido y el producto que contenga el elemento que cambió. Si es necesario calcule los estados de oxidación de cada elemento, hasta que sea posible reconocer las especies que cambiaron. En realidad no es necesario conocer el estado de oxidación, el proceso de reducción es:

Cr O Cr+

2.- Si es necesario, balancee el elemento que sufra un cambio en el estado de oxidación. En este caso es el Cr.

Cr O 2Cr+

3.- Balancee los oxígenos, agregando H2O del lado que se requieran (un H2O por cada O requerido).

Cr2 O7 2Cr + 7H2O

4.- Balancee los hidrógenos agregando H+ al lado contrario de los H2O (2H+ por cada H2O agregado).

14H + Cr2 O7 2Cr + 7H2O

5.- Los elementos en la media reacción están ahora balanceados. Revise para estar seguro. La carga para ambos lados de la media reacción debe de estar balanceada, para hacer esto, agregue el número apropiado de electrones al lado mas positivo. La carga total a la izquierda es (14 x + 1) + (−2) = +12. La carga total a la derecha es (2 x + 3) = +6. Agregando 6e a la izquierda, las cargas se balancean a ambos lados y la media reacción queda balanceada:

6e + 14H + Cr 2 O 7 2Cr + 7H2O

6.- Repita el mismo procedimiento para la otra media reacción:

Cl- Cl2

2Cl- Cl2

2Cl- Cl2 + 2e

7.- Las 2 medias reacciones se suman, de modo que los electrones se cancelan( los electrones ganados igualan a los perdidos). Observe que el proceso de oxidación se multiplican por 3, ya que se necesitan 6e para el proceso de reducción.

3(2Cl- Cl2 + 2e )

6Cl- 3Cl2 + 6e

La adición da como resultado la ecuación iónica balanceada

6e + 14H + Cr 2 O 7 2Cr + 7H2O

6Cl- 3Cl2 + 6e

14H (ac) + 6Cl- (ac) + Cr 2 O 7- (ac) 2Cr (ac) + 3Cl2 (g) + 7H2O

 

Otra forma de balancear ecuaciones químicas

Balanceo de ecuaciones por el método de Tanteo

 

El método de tanteo consiste en observar que cada miembro de la ecuación se tengan los átomos en la misma cantidad, recordando que en

·         H2SO4 hay 2 Hidrogenos 1 Azufre y 4 Oxigenos

·         5H2SO4 hay 10 Hidrógenos 5 azufres y 20 Oxígenos

·         Para equilibrar ecuaciones, solo se agregan coeficientes a las formulas que lo necesiten, pero no se cambian los subíndices.

·         Ejemplo: Balancear la siguiente ecuación

·         H2O + N2O5 NHO3

·         Aquí apreciamos que existen 2 Hidrógenos en el primer miembro (H2O). Para ello, con solo agregar un 2 al NHO3 queda balanceado el Hidrogeno.

·         H2O + N2O5 2 NHO3

·         Para el Nitrógeno, también queda equilibrado, pues tenemos dos Nitrógenos en el primer miembro (N2O5) y dos Nitrógenos en el segundo miembro (2 NHO3)

·         Para el Oxigeno en el agua (H2O) y 5 Oxígenos en el anhídrido nítrico (N2O5) nos dan un total de seis Oxígenos. Igual que (2 NHO3)