▷ ¿Cómo ajustar reacciones químicas?

¿Quieres aprender a ajustar reacciones químicas online? El ajuste de reacciones químicas, consiste en un balanceo de su estequiometría, es decir, igualar la cantidad de reactivos y productos atendiendo al hecho de que la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

Aunque las fórmulas químicas varían debido a los cambios químicos, el número de átomos implicados en la reacción se mantiene.

Te ayudamos con todos tus problemas de reacciones químicas, en este post te enseñamos a ajustar reacciones de química inorgánica de forma clara, útil y sencilla, para que ajustes cualquier ecuación química.

Mediante unos trucos para ajustar reacciones químicas, la igualación de ecuaciones no es nada complicada y esos trucos los vas a aprender aquí.

¡Vas a ser un ajustador de ecuaciones químicas profesional!

Una de las reacciones químicas más común, es la combustión del metano, la cual veremos a continuación y nos fijaremos en el coeficiente estequiométrico de cada reactivo.

CH₄ + O₂ → CO_{2 +}H₂O

El balanceo de ecuaciones químicas consiste en igualar el número de elementos, los elementos que hay en esta reacción son carbono, hidrógeno y oxígeno.

Los átomos de carbono están ya ajustados porque hay uno a cada lado de la ecuación. A continuación se muestran las formas existentes de ajustar.

Truco del ajuste matemático de reacciones químicas:

Vamos a poner delante de cada molécula una letra, que será posteriormente sustituida por el número adecuado.

a CH₄ + b O₂ → c CO_{2 +} d H₂O

Hacemos una ecuación para cada elemento; separando por un igual los reactivos de los productos.

Elemento Carbono; Hay 1 átomo de C, lo multiplicamos por la letra a, que es la molécula a la que pertenece.

Al otro lado del igual, en la molécula de CO₂, hay 1 átomo de carbono que multiplicamos por c. Por lo tanto, la ecuación que queda es:

a=c

Elemento Hidrógeno; 4 hidrógenos en la molécula a, al otro lado 2 en el compuesto d. Por lo tanto tenemos:

4a = 2d

Elemento Oxígeno; En el dioxígeno (molécula b) hay dos átomos de oxígeno. Al otro lado de la ecuación, 2 átomos en la molécula c y uno en la d. La ecuación resulta:

2b = 2c + d

Ahora con el sistema de 3 ecuaciones se trata de sustituir las letras hasta conseguir la resolución de la ecuación.

Se trata de dar valores pequeños, por ello se da a la letra a un valor de 1 e instantáneamente, en la primera ecuación, como a = c, c = 1.

Ya tenemos dos soluciones de la reacción: a=1 y c=1.

Sustituimos el valor de a=1 en la segunda ecuación, obteniendo 4=2d, por lo tanto la tercera solución será d=2.

Sólo nos falta conocer el valor de b, y para ello se utiliza la última ecuación. Conocidos los valores de c y d, se sustituyen. 2b= 2 + 2; 2b=4; y se despeja b = 2.

Ya se tienen todas las soluciones: a=1, b=2, c=1, d=2.

Finalmente sustituimos las letras por cada solución y ya se tendrá la reacción perfectamente ajustada. Es importante tener en cuenta que los unos se omiten.

CH₄ + 2O₂ → CO_{2 +} 2H₂O

Truco para ajuste de reacciones químicas por tanteo:

CH₄ + O₂ → CO_{2 +} H₂O

El truco consiste en dejar al átomo que se encuentra sólo para el último, en este caso el oxígeno.

Vamos entonces al carbono, el cual ya está ajustado; un átomo en el CH₄ y otro en el CO₂.

1 CH₄ + O₂ → 1 CO_{2 +} H₂O

El siguiente será el hidrógeno, como hay 4 a un lado de la reacción, y dos al otro, multiplicamos por 2 la molécula de agua para que haya 4 hidrógenos en los productos.

1CH₄ + O₂ → 1CO_{2 +} 2 H₂O

Al hacer esto, hemos tocado el número global de oxígenos, en los reactivos hay 2 y en los productos 4. Por lo que no hay más que multiplicar por 2 la molécula de dioxígeno para tener 4 a ambos lados.

Recordando que los coeficientes estequiométricos de 1 se omiten, la reacción queda de la siguiente forma:

CH₄ + 2O₂ → CO_{2 +} 2H₂O

¿Cómo ajustar reacciones redox?

AJUSTE DE REACCIONES REDOX EN MEDIO ÁCIDO:

Ajustar la reacción entre el sulfito ácido de potasio KHSO₃ y el yodato potásico KIO₃

1^ER PASO:

Se determina cuál de los reactivos es el oxidante y cuál el reductor, acudiendo a los diagramas de Frost de los elementos que sufrirán la transferencia electrónica (Azufre y Yodo). Y calculando los correspondientes potenciales de reducción mediante la fórmula:

Siendo E^o(A/B) el potencial de reducción desde la especie A hasta la B. Siendo A uno de nuestros reactivos y B una posible especie en la que puede transformarse. E_aes el equivalente voltio de la especie a, del que se debe restar el equivalente voltio de la especie b (E_b).

En la parte inferior de la ecuación se hace la diferencia entre los estados de oxidación de las especies A y B.

La clave para saber si nuestro producto tiene tendencia a reducirse u oxidarse, es fijarse en la pendiente que forma en el diagrama de Frost, una pendiente negativa indica que es un reductor que tiene tendencia a oxidarse, una pendiente positiva indica que es oxidante y tiene tendencia a reducirse. Cuanto más pronunciada es la pendiente, se puede decir que es un reductor u oxidante más fuerte.

En nuestro caso particular, el diagrama de Frost del azufre muestra que el HSO₃^– (en medio ácido SO₂^.H₂O) es una especie reductora que puede oxidarse a HSO₄^–, siendo el potencial en medios ácidos:

El diagrama del yodo nos muestra como IO₃^– puede reducirse a yoduro de forma favorable con el siguiente potencial:

La especie de mayor potencial oxida a la de menor potencial reduciéndose en el proceso, esto será favorable termodinámicamente siempre que el E_celda sea positivo, si bien es cierto que se necesita una diferencia de +0.5 v entre los potenciales para que se superen también los efectos cinéticos.

Por lo tanto la reacción favorable que se plantea es la siguiente:

2º PASO:

Se escriben las semi-reacciones de reducción y oxidación ajustadas y con el balance de cargas, siguiendo el siguiente orden; los oxígenos se ajustarán primero con moléculas de agua y después los hidrógenos con protones, tras esto, se añaden tantos electrones como se necesite para que la carga sea idéntica a ambos lados de la reacción.

Una vez se haya realizado el ajuste de cargas, es necesario comprobar que el número de electrones en cada semi-reacción coincide con el cambio en el número de oxidación del elemento que sufre la transferencia electrónica. Como se ve en la semi-reacción de oxidación, el azufre pasa de E.O = +4 a E.O = +6 por lo que concuerda con lo escrito en la reacción, debe de perder 2 electrones para subir 2 estados de oxidación.

3^ER PASO:

Se deben de sumar ambas semi-reacciones, multiplicando cada una de ellas por el número que corresponda, para conseguir que los electrones queden compensados.

4º PASO:

Se debe pasar a la ecuación completa incluyendo los cationes o aniones necesarios para alcanzar la neutralidad. De esta forma si añadimos un catión en los productos, se debe de añadir también el mismo catión en los reactivos.

En el caso que se contempla, se deben de añadir 4 K⁺ en los reactivos, 1 para formar KIO₃ y 3 para formar 3 KHSO₃, con lo cual, para compensar esta adición, se añaden 4 K⁺ en los productos; 3 de ellos formarán 3 KHSO₄ y el restante se combinara con el anión yoduro formando una molécula de KI. Finalmente, la reacción resultante que queda, totalmente ajustada es:

AJUSTE DE REACCIONES REDOX EN MEDIO BÁSICO:

Ajustar la reacción entre el fósforo P₄ y el agua H₂O en medio básico de hidróxido de sodio o sosa cáustica NaOH.

1^ERPASO:

Fijándose en el diagrama de Frost en medio básico del fósforo, se puede observar que este desproporciona en PH₃ y PO₄^3-, es decir, el elemento fósforo se encuentra en un determinado estado de oxidación y se convierte en dos especies con E.O diferentes, como muestra la reacción siguiente:

2º PASO:

Escribir las semi-reacciones en medio básico, se recomienda escribirlas primero de idéntica forma a como se hace en medio ácido.

La única diferencia con respecto al medio ácido es que ahora se deben compensar los protones con aniones hidróxido para formar moléculas de agua.

Combinando los protones con los hidróxidos, resultan las siguientes semi-reacciones:

Tras este paso, se deben comprobar las cargas de nuevo.

3^ER PASO:

De igual manera al ajuste en medio ácido, se deben multiplicar las semi-reacciones por el número que corresponda, para que los electrones queden compensados.

4º PASO:

Como en el medio hay moléculas de NaOH, el catión que se utiliza para pasar de la reacción iónica a la global será el Na⁺. Por tanto, para compensar las cargas, se añaden 9 cationes sodio en los reactivos junto a los 9 OH^–, y otros 9 Na⁺ en los productos, uniéndose al grupo fosfato, (3 grupos de 3), quedando la reacción global de la siguiente forma y totalmente ajustada.