Ejercicio resuelto de Reacciones químicas · Física y Química I

Ajusta las siguientes reacciones:

a) $\text{NaOH}+{\text{NaHCO}}_3\to {\text{Na}}_2{\text{CO}}_3+{\text{H}}_2\text{O}$
b) ${\text{CO}}_2+\text{C}\to \text{CO}$
c) $\text{HCl}+\text{Al}\to {\text{AlCl}}_3+{\text{H}}_2$
d) $\text{HCl}+\text{Be}(\text{OH}{)}_2\to {\text{BeCl}}_2+{\text{H}}_2\text{O}$

Ajustar una reacción es poner delante de cada fórmula el número de unidades que hace falta para que se cumpla la ley de conservación de la masa de Lavoisier: en una reacción química los átomos no se crean ni se destruyen, solo se separan y se vuelven a unir de otra manera. Por eso cada elemento tiene que aparecer el mismo número de veces a los dos lados de la flecha:
$\boxed{{\displaystyle \acute{\text{a}}\text{tomos de X}\text{\hspace{0.17em}⁣}:\text{reactivos}=\text{productos}}}$
El método es contar y tantear. Primero se cuentan los átomos de cada elemento con la reacción tal y como viene escrita; si ya cuadran, estaba ajustada de partida y no hay nada que añadir. Si no cuadran, se van poniendo coeficientes empezando por los elementos que aparecen en menos sitios y dejando el hidrógeno y el oxígeno para el final, porque suelen estar repartidos por casi todas las fórmulas y se acomodan solos.
Y lo único que se puede tocar son los coeficientes: cambiar un subíndice no ajustaría la reacción, la convertiría en otra distinta.

$\mathbf{\text{a)}}$ Se cuentan los átomos de cada elemento a los dos lados y ya coinciden, así que la ecuación estaba ajustada de partida y no hay que añadir ningún coeficiente:
$\text{C}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1=1;\text{Na}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1+1=2;\text{H}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1+1=2;\text{O}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1+3=3+1$


$\mathbf{\text{b)}}$ Se cuentan los átomos de cada elemento a los dos lados, con la ecuación tal y como está escrita:
$\text{C}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1+1\text{ frente a }1;\text{O}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2\text{ frente a }1$
No cuadran el carbono ni el oxígeno, así que hay que poner coeficientes delante de las fórmulas. Los subíndices no se tocan nunca: cambiarlos sería cambiar la sustancia. Se empieza por los elementos que aparecen en menos sitios y se deja el oxígeno para el final.
El carbono está en ${\text{CO}}_2$, $\text{C}$ y $\text{CO}$: se pone un 2 delante de $\text{CO}$. Quedan $1+1=2$ átomos a cada lado.
El oxígeno queda cuadrado con lo puesto hasta aquí. Quedan 2 átomos a cada lado.
La ecuación ajustada queda:
${\text{CO}}_2+\text{C}\to \mathbf{2}\text{CO}$
Y el recuento ya cuadra:
$\text{C}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1+1=2;\text{O}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=2$


$\mathbf{\text{c)}}$ Se cuentan los átomos de cada elemento a los dos lados, con la ecuación tal y como está escrita:
$\text{Al}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1=1;\text{Cl}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1\text{ frente a }3;\text{H}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1\text{ frente a }2$
No cuadran el cloro ni el hidrógeno, así que hay que poner coeficientes delante de las fórmulas. Los subíndices no se tocan nunca: cambiarlos sería cambiar la sustancia. Se empieza por los elementos que aparecen en menos sitios y se deja el hidrógeno para el final.
El aluminio solo está en $\text{Al}$ y ${\text{AlCl}}_3$, y con un 1 delante de cada uno ya cuadraría. Pero entonces habría que poner ${\displaystyle \frac{3}{2}}$ delante de ${\text{H}}_2$, y los coeficientes tienen que ser números enteros: se multiplica todo por 2 y se pone un 2 delante de $\text{Al}$ y un 2 delante de ${\text{AlCl}}_3$. Quedan 2 átomos a cada lado.
El cloro solo está en $\text{HCl}$ y ${\text{AlCl}}_3$: se pone un 6 delante de $\text{HCl}$. Quedan $6=2\cdot 3$ átomos a cada lado.
El hidrógeno solo está en $\text{HCl}$ y ${\text{H}}_2$: se pone un 3 delante de ${\text{H}}_2$. Quedan $6=3\cdot 2$ átomos a cada lado.
La ecuación ajustada queda:
$\mathbf{6}\text{HCl}+\mathbf{2}\text{Al}\to \mathbf{2}{\text{AlCl}}_3+\mathbf{3}{\text{H}}_2$
Y el recuento ya cuadra:
$\text{Al}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=2;\text{Cl}\text{\hspace{0.17em}⁣}:6=2\cdot 3;\text{H}\text{\hspace{0.17em}⁣}:6=3\cdot 2$
Los coeficientes no se pueden bajar más: cada ${\text{AlCl}}_3$ se lleva 3 átomos de cloro y cada ${\text{H}}_2$, 2 átomos de hidrógeno, así que el número de $\text{HCl}$ tiene que ser múltiplo de 3 y de 2 a la vez, y el menor que cumple las dos cosas es 6. De ahí sale también la fracción de antes: con un solo ${\text{AlCl}}_3$ harían falta 3 $\text{HCl}$, y los 3 átomos de hidrógeno que traen esos 3 $\text{HCl}$ solo llegan para ${\displaystyle \frac{3}{2}}$ ${\text{H}}_2$.


$\mathbf{\text{d)}}$ Se cuentan los átomos de cada elemento a los dos lados, con la ecuación tal y como está escrita:
$\text{Be}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1=1;\text{Cl}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1\text{ frente a }2;\text{H}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1+2\text{ frente a }2;\text{O}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2\text{ frente a }1$
No cuadran el cloro ni el hidrógeno ni el oxígeno, así que hay que poner coeficientes delante de las fórmulas. Los subíndices no se tocan nunca: cambiarlos sería cambiar la sustancia. Se empieza por los elementos que aparecen en menos sitios y se dejan el hidrógeno y el oxígeno para el final.
El berilio ya está cuadrado de partida. Queda 1 átomo a cada lado.
El cloro solo está en $\text{HCl}$ y ${\text{BeCl}}_2$: se pone un 2 delante de $\text{HCl}$. Quedan 2 átomos a cada lado.
El hidrógeno está en $\text{HCl}$, $\text{Be}(\text{OH}{)}_2$ y ${\text{H}}_2\text{O}$: se pone un 2 delante de ${\text{H}}_2\text{O}$. Quedan $2+2=2\cdot 2$ átomos a cada lado.
El oxígeno queda cuadrado con lo puesto hasta aquí. Quedan 2 átomos a cada lado.
La ecuación ajustada queda:
$\mathbf{2}\text{HCl}+\text{Be}(\text{OH}{)}_2\to {\text{BeCl}}_2+\mathbf{2}{\text{H}}_2\text{O}$
Y el recuento ya cuadra:
$\text{Be}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1=1;\text{Cl}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=2;\text{H}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2+2=2\cdot 2;\text{O}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=2$