Página 76 - Libro de Química de Tercero de Bachillerato
Ley de la conservación de la energía y de la materia e importancia de los compuestos en la industria
Resolución Página 76 - Libro de Química de Tercero de Bachillerato
Recuerda: conservar átomos = conservar masa. En cualquier método verifica elemento por elemento y, si hay iones, también la carga. Es útil empezar por elementos que aparecen en menos compuestos y dejar O e H al final.
Análisis: Se pide vincular métodos de balanceo con la ley de conservación (masa y átomos se conservan; la energía no se crea ni se destruye, solo se intercambia).
Resolución:
- Método por tanteo (inspección): Ajusta coeficientes probando hasta igualar la cantidad de átomos en ambos lados. Relación: garantiza que el número de átomos de cada elemento (y por tanto la masa) sea el mismo en reactivos y productos. Ejemplo: $$2\,H_2 + O_2 \rightarrow 2\,H_2O$$
- Método algebraico (igualación): Asigna variables a los coeficientes y resuelve un sistema de ecuaciones que representa la conservación de cada elemento (y de la carga si aplica). Relación: formaliza matemáticamente la ley de conservación. Ejemplo: Propano: $$a\,C_3H_8 + b\,O_2 \rightarrow c\,CO_2 + d\,H_2O$$ Solución mínima: $$C_3H_8 + 5\,O_2 \rightarrow 3\,CO_2 + 4\,H_2O$$
Conclusión: Todos los métodos de igualación se basan en la ley de Lavoisier: misma cantidad de átomos y masa total antes y después; la energía del sistema se conserva y puede transferirse como calor o trabajo.
Equilibra primero C y H del compuesto orgánico; cuenta después los O totales y ajusta el coeficiente de $$O_2$$. Verifica al final que cada elemento tenga el mismo número de átomos en ambos lados.
Análisis: Balancear la reacción global de fotosíntesis.
Paso a paso (tanteo):
- Fijo 1 mol de glucosa: $$C_6H_{12}O_6$$; por C se necesitan 6 moles de $$CO_2$$.
- H: glucosa tiene 12 H, por tanto 6 moles de $$H_2O$$.
- O: en reactivos: $$6\times2 + 6\times1 = 18$$ O. En productos: glucosa aporta 6 O; faltan 12 O que provienen de $$6\,O_2$$.
Resultado: $$6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$$
Asigna variables y escribe una ecuación por elemento. Si aparece una fracción, multiplica todo por el menor entero común. Otra ruta es tanteo: ajusta primero Fe y S, deja el O para el final.
Análisis: Combustión de la pirita.
Resolución algebraica:
Sea $$a\,FeS_2 + b\,O_2 \rightarrow c\,Fe_2O_3 + d\,SO_2$$
- Fe: $$a=2c$$
- S: $$2a=d$$
- O: $$2b=3c+2d$$
- Elijo el menor $$a$$ par para que $$c$$ sea entero: $$a=4\Rightarrow c=2,\ d=8$$.
- Oxígeno: $$2b=3(2)+2(8)=22\Rightarrow b=11$$.
Resultado mínimo entero: $$4\,FeS_2 + 11\,O_2 \rightarrow 2\,Fe_2O_3 + 8\,SO_2$$
Compara los conteos de átomos antes y después. Puedes escribir: $$\text{masa de reactivos} = \text{masa de productos}$$. Menciona que la energía solo cambia de forma (ej., luz a energía química, calor liberado).
Análisis: Se debe justificar la ley de conservación de la materia con las ecuaciones balanceadas.
Explicación: En ambas reacciones, tras el balanceo, el número de átomos de cada elemento es idéntico en reactivos y productos (p. ej., en la fotosíntesis hay 6 C, 12 H y 18 O a ambos lados). Esto implica que la masa total se conserva. La energía del sistema también se conserva: se transforma o intercambia (luz en fotosíntesis; calor en la combustión), pero no se crea ni destruye.
Conclusión: Las ecuaciones balanceadas son evidencia de la ley de Lavoisier: masa y átomos totales se mantienen constantes.
Contenido Página 76 - Libro de Química de Tercero de Bachillerato
RETO
- Investigo cómo los métodos de igualación de ecuaciones se relacionan con la ley de la conservación de la materia y la energía. Completo la tabla con la información requerida:
| Relación entre los métodos de igualación de ecuaciones y su relación con la ley de la conservación de la materia y la energía | Ejemplos |
|---|---|
ACTIVIDAD PARA TRABAJO EN GRUPO
- Me reúno en equipos y balanceamos las siguientes ecuaciones:
- $$\mathrm{CO}_{2}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\rightarrow \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{12}\mathrm{O}_{6}+\mathrm{O}_{2}$$
...
...
- $$\mathrm{FeS}_{2}+\mathrm{O}_{2}\rightarrow \mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}+\mathrm{SO}_{2}$$
...
...
- Explico por qué en estos ejemplos los productos obtenidos evidencian que la materia no se crea ni se destruye.
...
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METACOGNICIÓN
- ¿Qué he aprendido?
- ¿Cómo lo he aprendido?
- ¿Para qué me ha servido?
- ¿En qué otras ocasiones puedo usarlo?
Respondo estas preguntas de manera individual y luego las comparto en una plenaria para establecer un diálogo acerca del aprendizaje desarrollado en la sección.