3.º de secundariaRuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Construir representaciones que conserven cada elemento sin cambiar fórmulas.
- Interpretar balances de masa y energía distinguiendo datos, indicios y límites del sistema.
Antes de empezar
- Leer subíndices y multiplicar por coeficientes.
- Distinguir sistema y entorno.
El punto de partida
Una reacción química reorganiza átomos y enlaces para producir sustancias distintas. En una reacción química ordinaria se conserva el número de átomos de cada elemento; no tiene por qué conservarse el número de moléculas. El coeficiente delante de una fórmula multiplica toda la entidad: 3H₂O representa seis H y tres O. El subíndice forma parte de la identidad de la sustancia; cambiar H₂O por H₂O₂ no balancea agua, sino que escribe otra sustancia.
- Balancear una ecuación
- Elegir coeficientes que igualen el inventario de átomos de cada elemento en reactivos y productos, conservando las fórmulas.
Relacionar datos y condiciones
El balance de masa depende de la frontera elegida. Si el sistema no intercambia materia con el entorno, la masa total se conserva en el modelo escolar. En un recipiente abierto puede escapar gas o incorporarse materia del aire. Debe ampliarse el inventario a esas entradas y salidas antes de atribuir una diferencia a destrucción de materia. Un gas tiene masa aunque no se vea.
Una reacción exotérmica transfiere energía neta desde el sistema hacia el entorno; una endotérmica la recibe. Son sentidos de intercambio, no cantidades de productos. La temperatura observada también depende de fuentes externas, pérdidas y propiedades del equipo. Burbujas, cambio de color o temperatura son indicios que requieren interpretación: hervir agua produce burbujas sin transformar H₂O en otra sustancia. El análisis distingue observación y explicación, sin realizar reacciones.
Antes de decidir
- Cuenta cada elemento multiplicando subíndice por coeficiente.
- Cambia coeficientes y vuelve a contar; no cambies la fórmula para cerrar el inventario.
- En mediciones, delimita materia que entra o sale y separa masa de energía.
Inventario de un ajuste
| Lado de 2H₂ + O₂ → 2H₂O | Átomos de H | Átomos de O | Entidades representadas |
|---|---|---|---|
| Reactivos | 4 | 2 | 3 moléculas |
| Productos | 4 | 2 | 2 moléculas |
Un caso resuelto
Un informe propone H₂ + O₂ → H₂O y declara que un recipiente cerrado pesa 70 g antes y 70 g después. ¿La medición de masa basta para aprobar la ecuación escrita?
- La medición es compatible con conservación de masa del sistema cerrado.
- La ecuación tiene dos O a la izquierda y uno a la derecha; no está balanceada.
- Se ajusta 2H₂ + O₂ → 2H₂O; la igualdad de masa no corrige por sí sola los símbolos.
Son dos comprobaciones distintas: balance del sistema medido y balance de la representación escrita.
Pon a prueba el modeloPrueba otro caso
El registro propone Al + O₂ → Al₂O₃. Conserva las tres fórmulas y ajusta sus coeficientes enteros positivos más pequeños. Después compara átomos de cada elemento; no se busca igualar el número de entidades.
En un modelo, 24 g de reactivos forman 21 g de productos no gaseosos y un gas. Un recolector externo captura todo el gas emitido; no hay otras entradas o salidas ni masa de recipientes incluida. Ajusta la masa del gas y la masa total final cuando el sistema incluye también el recolector.
Solución accesible sin interacción
Respuesta: Coeficiente de Al: 4; Coeficiente de O₂: 3; Coeficiente de Al₂O₃: 2
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃: hay 4 Al y 6 O en cada lado. Los coeficientes 4, 3 y 2 no comparten divisor; un múltiplo balancearía pero no cumpliría el ajuste mínimo pedido.
Respuesta: Gas recolectado (g): 3; Masa final del sistema ampliado (g): 24
El gas pesa 24−21 = 3 g. Incluido el recolector, la masa final es 21+3 = 24 g. Bajar dentro del recipiente original no equivale a perder materia en el sistema ampliado.
Revisar una explicación
Si baja la masa del recipiente abierto, la reacción destruyó átomos.
Puede haber salido materia del sistema medido; hay que contar el entorno o recolectar las salidas.
Una frontera incompleta puede ocultar productos gaseosos.
- Construir representaciones que conserven cada elemento sin cambiar fórmulas.
- Interpretar balances de masa y energía distinguiendo datos, indicios y límites del sistema.
Un informe que se pueda defender
En un registro sin otras entradas o salidas, un sólido inicial de 18 g reacciona incorporando 12 g de oxígeno del aire y forma 30 g de producto. El modelo escrito es Mg + O₂ → MgO. Un informe dice «la masa aumentó, por tanto se creó materia; basta poner MgO₂». Corrige el balance del sistema, la ecuación para MgO y el uso de la observación.
Solución accesible sin interacción
- Explicitar entradas y frontera del balance.
- Conservar las fórmulas y comprobar cada elemento.
- Distinguir la lectura de masa de la conclusión sobre creación.
Respuesta: El recipiente recibió 12 g de oxígeno: 18+12 = 30 g. La frontera ampliada a ese oxígeno conserva la masa. Para el producto MgO, la ecuación ajustada es 2Mg + O₂ → 2MgO, con 2 Mg y 2 O a ambos lados. Cambiar MgO a MgO₂ altera el producto y no repara la ecuación buscada. El aumento local prueba incorporación en este registro, no creación de materia.
Autoevaluación, sin nota automática. Exigir entrada 12 g, total 30 g, fórmula MgO conservada y coeficientes proporcionales 2:1:2, con sus inventarios. Las masas son datos redondeados del modelo, no se pide derivarlas de masas atómicas. Aceptar múltiplos y redacción equivalente.
Compruébalo ahora
Un registro de un recipiente abierto pasa de 56 g a 50 g tras una reacción. Otro equipo recoge 6 g de gas procedente de ese recipiente; se descartan otras entradas o salidas de materia y las taras ya fueron descontadas. Luis dice que la conservación solo vale para sólidos. Construye el balance de dos fronteras y corrige su explicación.
Ver solución explicada
Respuesta: Dentro del recipiente quedan 50 g: salió gas por 6 g. Si el sistema incluye el recipiente y el recolector, la masa final es 50+6 = 56 g. El gas también es materia; la diferencia de la primera frontera no restringe la conservación a sólidos.
Autoevaluación, sin nota automática. Exigir los dos sistemas, 6 g de salida y 56 g de total ampliado. Aceptar unidades convertidas; no sumar masas de envases excluidas. Explicar conservación de toda la materia registrada, no solo repetir el total.
Un informe modifica N₂ + H₂ → NH₃ a N₂ + H₂ → N₂H₂ porque así iguala N y H. El producto buscado sigue siendo amoníaco, NH₃. Evalúa la reparación, escribe un ajuste que conserve la fórmula buscada y compara los inventarios de átomos.
Ver solución explicada
Respuesta: La reparación cambia la sustancia escrita y no conserva el producto buscado. El ajuste es N₂ + 3H₂ → 2NH₃: hay 2 N y 6 H en cada lado. Se cambian coeficientes, no subíndices.
Autoevaluación, sin nota automática. Aceptar cualquier múltiplo entero positivo de 1:3:2 porque no se exige mínimo; exigir inventario 2/6 o el correspondiente al múltiplo. No aceptar N₂H₂ como fórmula del amoníaco ni una igualdad de entidades como criterio.
Una ficha describe burbujas al calentar agua y otra describe burbujas después de poner en contacto dos materiales, sin identificar el gas ni los productos. Un cartel concluye que las dos fichas prueban reacciones químicas. Evalúa esa conclusión y propone una evidencia que ayude a distinguir los casos.
Ver solución explicada
Respuesta: Las burbujas solas no prueban reacción: en el agua pueden ser vapor por cambio de estado. En la segunda ficha hay una hipótesis de reacción, pero la señal sola no identifica productos. Comparar composición del gas o propiedades de productos con reactivos ayudaría a distinguir formación de sustancias de cambio físico.
Autoevaluación, sin nota automática. Exigir ambos casos y una evidencia sobre composición o propiedades nuevas, no solo más burbujas. Aceptar identificar vapor y condensado como agua en el primero, con comparación de productos del segundo. No negar cualquier reacción por falta de evidencia ni dar procedimientos experimentales.
En un balance escrito, un baño entrega 80 J al conjunto. Se registran 30 J para calentar el equipo y 10 J cedidos al ambiente. El resto corresponde únicamente al intercambio neto de la reacción; no hay otras transferencias. El equipo se calentó y un alumno llama exotérmica a la reacción por esa observación. Reconstruye el intercambio atribuido a la reacción y evalúa su criterio.
Ver solución explicada
Respuesta: Quedan 80−30−10 = 40 J recibidos por la reacción desde el entorno: el proceso es endotérmico en el modelo. El calentamiento del equipo ya se contabilizó por separado y no demuestra que la reacción cediera energía. La clasificación usa el sentido neto de su propio intercambio.
Autoevaluación, sin nota automática. Exigir balance 40 J, recepción desde el entorno y endotérmica, separando energía del equipo y de reacción. Aceptar 0.040 kJ con unidades coherentes y redacción equivalente. No identificar toda variación térmica del equipo con calor de reacción ni tratar J como masa.
Alineación curricular y fuentes
- Fase 6, Saberes y Pensamiento Científico, Química; p. impresa 71. Selección editorial parcial de reacciones químicas y conservación para los seis núcleos del catálogo de tercero, sin equivaler al programa completo ni a una secuencia oficial. · Programa de Estudio para la Educación Secundaria: Programa Sintético de la Fase 6
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Practicar esto: Reacciones: átomos, masa y energíaNeutralización: reaccionar no garantiza pH 7