Ajustar ecuaciones químicas con Kalzium

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Se denomina "ajuste de una reacción química" al proceso por el cual conseguimos que una reacción química, representada por una ecuación química, cumpla la ley de conservación de la masa. Por ejemplo, la traducción a ecuación química de la frase "el hidrógeno reacciona con el oxígeno para dar agua" sería:

H2 + O2 -> H2O

Sin embargo, es fácil ver que las cuentas no salen: en los reactivos (H2 y O2) hay dos átomos de oxígeno, pero en los productos (H2O) sólo hay uno. Para ajustar la ecuación, hay que poner delante de cada sustancia química un número entero o fraccionario (denominado coeficiente estequiométrico), de tal manera que de cada elemento haya el mismo número de átomos entre los reactivos y los productos. En nuestro caso, el ajuste sería:

2 H2 + O2 -> 2 H2O

Si no se pone delante de la sustancia ningún coeficiente estequiométrico, se entiende que es igual a 1. Por lo tanto, la forma correcta de interpretar esta ecuación química sería: "dos moles de hidrógeno reaccionan con un mol de oxígeno para dar dos moles de agua".

El truco para ajustar una ecuación química es fijarse en un elemento que sólo se encuentre en dos sustancias: una, en los reactivos, y otra en los productos. Se ponen coeficientes enteros a dichas sustancias para que el número de átomos de dicho elemento coincida, y se pasa a justar el número de moles de otras sustancias, teniendo en cuenta que:

  • No hay que cambiar los coeficientes estequiométricos que ya hayamos ajustado antes
  • Ninguna fórmula química puede cambiar, solo los coeficientes estequiométricos.

¿Y si la reacción es muy complicada?

Un ejemplo de lo que un alumno de 4º de ESO consideraría "complicada", aunque no lo es, sería algo como:

Ca(OH)2 + H3PO4 -> Ca3(PO4)2 + H2O

Con un poco de práctica se puede ajustar rápidamente esta ecuación. Más difícil sería la siguiente:

As2S5 + KClO3 + H2O -> H3AsO4 + H2SO4 + KCl

Esta reacción es de tipo redox, y su ajuste es bastante más complejo, tanto que requiere un método especial, denominado "método del ión-electrón" los alumnos de Secundaria no lo estudian hasta 2º de Bachillerato de Química. Sin embargo, con la ayuda del software Kalzium se puede conseguir muy fácilmente.

Kalzium es un magnífico programa que funciona bajo el sistema operativo GNU/Linux, viene instalado por defecto en la distribución Max 6.0, y las últimas versiones de Ubuntu lo incluyen pero no viene instalado. Para instalarlo, hay que abrir un terminal y ejecutar la orden

sudo apt-get install kalzium

Para ejecutarlo, si nuestro sistema operativo es Max 6.0, encontraremos su icono en el menú "Educación -> Otras aplicaciones educativas -> Kalzium (tabla periódica)". Su aspecto recién abierto es el siguiente: Pinchando en el botón "Resolver ecuaciones", nos sale una ventana donde escribiremos la ecuación química a ajustar, anteponiendo delante de cada sustancia química una letra minúscula, que Kalzium utilizará como variable con la que calcular los coeficientes estequiométricos. Volviendo la las ecuaciones químicas propuestas, habría que introducir en Kalzium:

aCa(OH)2 + bH3PO4 -> cCa3(PO4)2 + dH2O

pinchar en "Calcular" y obtenemos el resultado: Kalzium es tan potente que sólo necesita unos milisegundos para ajustar la reacción redox :