Página 142 - Libro de Química de Primero de Bachillerato

Pista para resolver

• Recuerda la Ley de Lavoisier. Busca su enunciado exacto y piensa cómo se relaciona con el balanceo de ecuaciones.
• Reflexiona sobre lo que sucede con los átomos durante una reacción: ¿desaparecen o cambian de lugar?
• Imagina que pesas un matraz herméticamente cerrado antes y después de la reacción. ¿La balanza indicaría un cambio de masa?
• Escribe un ejemplo sencillo, por ejemplo la formación de agua:
  $$2\,\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}$$
  Cuenta los átomos de H y O a cada lado y confirma que son los mismos.
• Relaciona la conservación de átomos con la conservación de masa mediante la fórmula:
  $$m = n\times M$$ donde m es la masa, n la cantidad de sustancia (mol) y M la masa molar.

Análisis de la pregunta

Se solicita justificar por qué, al escribir una ecuación química balanceada, la suma de las masas de todas las sustancias que reaccionan (reactivos) coincide exactamente con la suma de las masas de todas las sustancias formadas (productos).

Resolución paso a paso

1. Ley de la conservación de la masa (Lavoisier, 1789)
   Establece que en un sistema cerrado la materia no se crea ni se destruye, solamente se transforma. En otras palabras, la cantidad total de materia antes y después de una reacción permanece constante.

2. Estructura atómica como fundamento
   Las sustancias químicas están formadas por átomos. Durante una reacción, los átomos cambian de lugar o se reorganizan, pero no desaparecen ni surgen nuevos espontáneamente.

3. Ecuaciones químicas balanceadas
   Al representar una reacción, se ajustan los coeficientes estequiométricos para que el número de átomos de cada elemento sea el mismo en ambos lados de la flecha. Esto garantiza que la $$\text{masa}=\sum (\text{número de átomos})\times(\text{masa atómica})$$ se conserve.

4. Relación masa-átomos
   Si se conservan los átomos individuales, se conservan sus masas, puesto que la masa de cada átomo es constante. Por lo tanto, la masa total de los reactivos debe ser igual a la masa total de los productos.

5. Condición del sistema cerrado
   La igualdad de masas se verifica experimentalmente siempre que la reacción ocurra sin pérdida ni ganancia de materia hacia o desde el entorno (por ejemplo, evitando que gases escapen o entren).

Conclusión / Respuesta final

La masa de los reactivos es igual a la masa de los productos porque, según la ley de la conservación de la masa, los átomos no se crean ni se destruyen durante una reacción química; simplemente se reorganizan. Al conservarse el número y la identidad de los átomos en un sistema cerrado, también se conserva su masa total.