Escribir ecuaciones químicas
El método algebraico se basa en la Ley de Conservación de la Masa: la materia no puede crearse ni destruirse. Por tanto, el número de cada tipo de átomo en cada lado de una ecuación química debe ser el mismo. Equilibrar las ecuaciones químicas es el proceso que garantiza la conservación de la materia. Así, basta con crear un conjunto de ecuaciones algebraicas que expresen el número de átomos de cada elemento que interviene en la reacción y resolverlo. Por tanto, este método podría utilizarse para cualquier tipo de reacción química (incluidas las reacciones redox).
Este sistema podría resolverse utilizando el método de eliminación de Gauss. Por supuesto, no se puede esperar que el número de incógnitas sea siempre igual al número de ecuaciones. Sin embargo, el método de eliminación de Gauss podría encontrar una solución para cualquier número de ecuaciones e incógnitas. He creado una calculadora especial que implementa el método de eliminación de Gauss – /6200/ – en la forma adecuada para las reacciones químicas. En resumen, sólo mantiene todas las fracciones, y llega a una solución de enteros al final.
Ecuación de equilibrio
Una vez que entiendas cómo equilibrar una ecuación en términos de masa, estarás listo para aprender a equilibrar una ecuación tanto para la masa como para la carga. Las reacciones de reducción/oxidación o redox y las reacciones ácido-base a menudo implican especies cargadas. Equilibrar para la carga significa que tienes la misma carga neta en el lado del reactante y del producto de la ecuación. Esto no siempre es cero.
Este es un ejemplo de cómo equilibrar la reacción entre el permanganato de potasio y el ion yoduro en ácido sulfúrico acuoso para formar yoduro de potasio y sulfato de manganeso (II). Esta es una típica reacción ácida.
Equilibrador de ecuaciones químicas
El capítulo anterior introdujo el uso de símbolos de elementos para representar átomos individuales. Cuando los átomos ganan o pierden electrones para dar lugar a iones, o se combinan con otros átomos para formar moléculas, sus símbolos se modifican o combinan para generar fórmulas químicas que representen adecuadamente estas especies. La ampliación de esta simbología para representar tanto las identidades como las cantidades relativas de las sustancias que sufren un cambio químico (o físico) implica escribir y equilibrar una ecuación química. Consideremos como ejemplo la reacción entre una molécula de metano (CH4) y dos moléculas de oxígeno diatómico (O2) para producir una molécula de dióxido de carbono (CO2) y dos moléculas de agua (H2O). La ecuación química que representa este proceso aparece en la mitad superior de la figura 1, con modelos moleculares que llenan el espacio en la mitad inferior de la figura.
Es una práctica común utilizar los coeficientes más pequeños posibles en números enteros en una ecuación química, como se hace en este ejemplo. Sin embargo, hay que tener en cuenta que estos coeficientes representan los números relativos de reactivos y productos y, por tanto, pueden interpretarse correctamente como relaciones. El metano y el oxígeno reaccionan para dar lugar a dióxido de carbono y agua en una proporción 1:2:1:2. Esta relación se cumple si los números de estas moléculas son, respectivamente, 1-2-1-2, o 2-4-2-4, o 3-6-3-6, y así sucesivamente (Figura 2). Asimismo, estos coeficientes pueden interpretarse con respecto a cualquier unidad de cantidad (número), por lo que esta ecuación puede leerse correctamente de muchas maneras, entre ellas:
Calculadora de equilibrio de ecuaciones químicas
La única solución matemática de tu ecuación tiene todos los coeficientes a cero, que es una solución trivial para toda ecuación química. Por ejemplo, C → N2 no tiene solución porque la única solución es 0C → 0N2.
Existen múltiples soluciones para tu ecuación que no son simplemente múltiplos de otra. Tu ecuación puede considerarse como dos o más ecuaciones independientes sumadas. Por ejemplo, H + O → H2 + O2 no tiene una solución única porque dos soluciones son 2H + 4O → H2 + 2O2 y 6H + 2O → 3H2 + O2, que no son múltiplos entre sí. Además, la ecuación se puede separar como H → H2 y O → O2, cada una de las cuales sí tiene una solución única.
Tu ecuación utilizó números demasiado grandes, o un término tiene un elemento que aparece demasiadas veces, o el cálculo interno utilizó números demasiado grandes. No espero que este error se produzca en las fórmulas químicas del mundo real, sólo en las deliberadamente inventadas. No hay una solución; el código tendría que ser reescrito para usar bigints.
Nota: Para simplificar la implementación, si la ecuación se equilibra con éxito pero uno o más términos tienen un coeficiente negativo, el programa no considera este resultado como una condición de error. En este caso, cada término que tiene un coeficiente negativo debe ser puesto en el otro lado de la ecuación, y su nuevo coeficiente debe ser el valor absoluto del coeficiente negativo.