**Explico** la ley de la conservación de la materia en la reacción de combustión de metano que se encuentra en la página. **Respondo** ¿Qué ocurre con los reactivos y los productos? ¿Y cómo se cumple el enunciado "la materia no se crea ni se destruye, únicamente se transforma"?

CH_4 + 2 O_2 CO_2 + 2 H_2O; 1 C, 4 H, 4 O se conservan

Libro de Química 1 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

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Ley de la conservación de la materia en la combustión del metano

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Respuesta rápida

Combustión balanceada: CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O + luz y calor. Los reactivos se transforman en productos conservando 1 C, 4 H y 4 O: los átomos solo cambian de agrupamiento, se cumple la ley de conservación de la materia.

📚 exercise quimica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 5 min lectura

Solución — Página 136

Quimica 1° · 2024

Ejercicio 1

Explicar la ley de la conservación de la materia en la reacción de combustión de metano mostrada: ¿qué ocurre con los reactivos y los productos? ¿Cómo se cumple que "la materia no se crea ni se destruye, únicamente se transforma"?

Paso 1. Identificar reactivos y productos con sus modelos moleculares.

Reactivos: metano $\text{CH}_4$ (un átomo de carbono $\text{C}$ + cuatro átomos de hidrógeno $\text{H}$ ) y dioxígeno $\text{O}_2$ (dos átomos de oxígeno $\text{O}$ en cada molécula).
Productos: gas carbónico $\text{CO}_2$ (un átomo de carbono + dos de oxígeno) y vapor de agua $\text{H}_2\text{O}$ (dos átomos de hidrógeno + uno de oxígeno), además de energía en forma de luz y calor.

Paso 2. Escribir la ecuación química no balanceada y luego balancearla.

La ecuación no balanceada sería:

$\text{CH}_4 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$

Balanceamos por inspección:

Carbono: hay $1\,\text{C}$ en $\text{CH}_4$ y $1\,\text{C}$ en $\text{CO}_2$ → está balanceado.
Hidrógeno: $\text{CH}_4$ tiene $4\,\text{H}$ ; en el producto solo hay $2\,\text{H}$ por molécula de agua → se necesitan $2\,\text{H}_2\text{O}$ .
Oxígeno: en el lado derecho hay $2\,\text{O}$ (de $\text{CO}_2$ ) + $2\,\text{O}$ (de $2\,\text{H}_2\text{O}$ ) = $4\,\text{O}$ ; en el izquierdo cada $\text{O}_2$ aporta $2\,\text{O}$ → se necesitan $2\,\text{O}_2$ .

Ecuación balanceada:

$\text{CH}_4 + 2\,\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O} + \text{energía (luz y calor)}$

Paso 3. Verificar el recuento de átomos en ambos lados de la flecha (ley de conservación).

Átomo	Reactivos	Productos
Carbono $\text{C}$	$1$ (en $\text{CH}_4$ )	$1$ (en $\text{CO}_2$ )
Hidrógeno $\text{H}$	$4$ (en $\text{CH}_4$ )	$4$ (en $2\,\text{H}_2\text{O}$ : $2\times2$ )
Oxígeno $\text{O}$	$4$ (en $2\,\text{O}_2$ : $2\times2$ )	$4$ ( $2$ en $\text{CO}_2$ + $2$ en $2\,\text{H}_2\text{O}$ )

En ambos lados hay exactamente $1\,\text{C}$ , $4\,\text{H}$ y $4\,\text{O}$ .

Paso 4. Responder ¿qué ocurre con los reactivos y los productos?

Los enlaces químicos de las moléculas de $\text{CH}_4$ y $\text{O}_2$ se rompen (los átomos quedan libres momentáneamente) y los átomos se reorganizan formando nuevos enlaces para dar $\text{CO}_2$ y $\text{H}_2\text{O}$ . Los átomos no desaparecen ni aparecen: solo cambian de agrupamiento, es decir, la materia se transforma. La diferencia entre productos y reactivos es la energía (luz y calor), que no es materia.

Paso 5. Responder ¿cómo se cumple el enunciado de la ley?

"La materia no se crea ni se destruye" se cumple porque la suma de átomos de cada elemento antes y después de la reacción es idéntica ( $1\,\text{C}$ , $4\,\text{H}$ , $4\,\text{O}$ ). "Únicamente se transforma" porque esos mismos átomos pasan de estar organizados como metano y oxígeno a estar organizados como dióxido de carbono y agua: cambia la sustancia, pero no la cantidad de materia.

Respuesta

En la combustión del metano se cumple $\text{CH}_4 + 2\,\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}$ ; los reactivos se transforman en productos conservando los $1\,\text{C}$ , $4\,\text{H}$ y $4\,\text{O}$ de origen, lo que confirma que la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Contenido de la página

ACTIVIDADES

1. Explico la ley de la conservación de la materia en la reacción de combustión que se encuentra a continuación. Respondo ¿Qué ocurre con los reactivos y los productos? y ¿cómo se cumple el enunciado "la materia no se crea ni se destruye, únicamente se transforma"?

Se muestra un diagrama de la reacción de combustión:

Reactivos: dioxígeno $\text{O}_2$ (dos esferas unidas, rojo-azul) y metano $\text{CH}_4$ (esfera central naranja rodeada de cuatro esferas azules pequeñas). Abajo aparece un átomo aislado de oxígeno etiquetado " $\text{O}^2$ ".
Flecha: reacción (combustión).
Productos: gas carbónico $\text{CO}_2$ (esfera negra central con dos esferas rojas), vapor de agua $\text{H}_2\text{O}$ (dos moléculas: esfera grande verde/gris con dos esferas pequeñas) y, a la derecha, una onda roja etiquetada luz y calor.

Leyenda

Átomo de hidrógeno $\text{H}$ : esfera pequeña marrón.
Átomo de carbono $\text{C}$ : esfera mediana gris.
Átomo de oxígeno $\text{O}$ : esfera grande azul.

¿Sabías qué?

El ciclo del agua es un proceso continuo en el que el agua se mueve entre la atmósfera, la tierra y los océanos. Aunque las moléculas individuales pueden cambiar de estado o ubicación, la cantidad total de agua en la Tierra permanece prácticamente constante.

Texto de Química — página 135.

Ejemplos resueltos

Verificar la conservación de la materia en la combustión del metano: $\text{CH}_4 + 2\,\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}$ .

Lado de los reactivos: $\text{CH}_4$ aporta $1\,\text{C}$ y $4\,\text{H}$ ; $2\,\text{O}_2$ aporta $2\times2 = 4\,\text{O}$ . Total: $1\,\text{C}$ , $4\,\text{H}$ , $4\,\text{O}$ . Lado de los productos: $\text{CO}_2$ aporta $1\,\text{C}$ y $2\,\text{O}$ ; $2\,\text{H}_2\text{O}$ aporta $4\,\text{H}$ y $2\,\text{O}$ . Total: $1\,\text{C}$ , $4\,\text{H}$ , $4\,\text{O}$ . Los conteos coinciden, por lo que la ecuación está balanceada y se cumple la ley de conservación de la materia.

Tabla

Átomo	En los reactivos	En los productos	Se conserva
Carbono $\text{C}$	$1$ ( $\text{CH}_4$ )	$1$ ( $\text{CO}_2$ )	Sí
Hidrógeno $\text{H}$	$4$ ( $\text{CH}_4$ )	$4$ ( $2\times\text{H}_2\text{O}$ )	Sí
Oxígeno $\text{O}$	$4$ ( $2\times\text{O}_2$ )	$4$ ( $\text{CO}_2$ + $2\times\text{H}_2\text{O}$ )	Sí

Diagrama

flowchart LR
  A[Metano CH4<br/>1 C + 4 H] --> R[Reacción<br/>combustión]
  B[Dioxígeno O2<br/>2 O por molécula] --> R
  R --> C[Dióxido de carbono CO2<br/>1 C + 2 O]
  R --> D[Agua H2O<br/>2 H + 1 O]
  R --> E[Luz y calor<br/>energía]

Fórmulas y ecuaciones

Ecuación balanceada de la combustión del metano: $\text{CH}_4 + 2\,\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}$

Criterio de conservación: $\sum(\text{átomos en reactivos}) = \sum(\text{átomos en productos})$ para cada elemento

$\text{CH}$ _4 + $\text{O}$ _2 $\rightarrow$ $\text{CO}$ _2 + $\text{H}$ _2 $\text{O}$

$\text{CH}$ _4 + $2\$ , $\text{O}$ _2 $\rightarrow$ $\text{CO}$ _2 + $2\$ , $\text{H}$ _2 $\text{O}$ + $\text{energía}$

$\text{C}$ : 1\ $\text{antes}$ = 1\ $\text{después}@@MATH_0@@;\quad$ $\text{O}$ : 4\ $\text{antes}$ = 4\ $\text{después}$

Glosario (5)

Reactivos: Sustancias que inician una reacción química, es decir, las que están antes de la flecha de la ecuación.
Productos: Sustancias nuevas que se forman al finalizar la reacción química, ubicadas después de la flecha.
Combustión: Reacción en la que una sustancia (generalmente un hidrocarburo) reacciona con el oxígeno liberando energía en forma de luz y calor.
Balanceo de ecuaciones: Método para igualar el número de átomos de cada elemento en ambos lados de una ecuación química, usando coeficientes.
Ley de conservación de la materia: La materia no se crea ni se destruye en una reacción química: solo se transforma, conservándose el número de átomos de cada elemento.

Preguntas para practicar

¿Qué ocurre con los reactivos y los productos en la combustión del metano?

Los reactivos ($\text{CH}_4$ y $\text{O}_2$) se descomponen: sus moléculas se rompen y los átomos se reagrupan para formar los productos ($\text{CO}_2$ y $\text{H}_2\text{O}$), liberando energía en forma de luz y calor. Ningún átomo aparece ni desaparece.

¿Cómo se cumple el enunciado "la materia no se crea ni se destruye, únicamente se transforma"?

Se cumple porque el número de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno es el mismo antes y después de la reacción ($1\,\text{C}$, $4\,\text{H}$, $4\,\text{O}$). Solo cambia la manera en que estos átomos están organizados en moléculas: de metano y oxígeno pasan a ser dióxido de carbono y agua.

¿Por qué la energía (luz y calor) no viola la conservación de la materia?

Porque la energía no es materia: no tiene masa ni está compuesta por átomos. Aparece porque los nuevos enlaces formados en los productos son más estables que los de los reactivos, pero no modifica el número de átomos disponibles en la reacción.

Temas y conceptos clave

Ley de la conservación de la materiaCombustión del metanoBalanceo de ecuaciones químicasModelos moleculares de reactivos y productosCiclo del agua y conservación de la materiaMateria no se crea ni se destruye, se transformaReactivosProductosBalanceo por recuento de átomosTransformación químicaEnergía (luz y calor) como producto no material

Fuentes y referencias

Imagen de la reacción de combustión del metano: https://infoc4t31c0xk9y.wordpress.com/ (según notas al margen de la figura)
Imagen de vapor de agua: https://s.cdn1.dreaminc.net/ (según notas al margen de la figura)

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Figuras de la página (1)

Modelos moleculares de los reactivos: dioxígeno $\text{O}_2$ (dos esferas rojo-azules unidas) y metano $\text{CH}_4$ (esfera naranja central con cuatro esferas azules pequeñas); debajo, un átomo aislado de oxígeno etiquetado $\text{O}^2$. — Figura 1 image

Preguntas que la gente también hace

¿Cómo se balancea la ecuación de la combustión del metano?

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¿Qué dice la ley de la conservación de la materia?

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¿Cómo se cuenta el número de átomos en una reacción química?

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📌 Antes de leer esto

• Modelo atómico básico (átomo, molécula, símbolo químico)
• Fórmulas de CH₄, O₂, CO₂ y H₂O
• Qué es una reacción química y qué son reactivos y productos

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Tipos de reacciones químicas (síntesis, descomposición, reemplazo y combustión) y su relación con la conservación de la masa

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Explico la ley de la conservación de la materia en la reacción de combustión que se encuentra

a continuación. Respondo ¿Qué ocurre con los reactivos y los productos? y ¿cómo se cumple el

enunciado “la materia no se crea ni se destruye, únicamente se transforma”?

dioxigeno & vapor de agua 2 7 Ho 3 reacción g E 0z E al 2 (combustión) 3 £ CH, ————) a E ) 3 metano E É ES É 2 E 3 4 3 8 gas carbónico E 2 0? E É leyenda

átomo de dtomo de dtomo de hidrógeno H carbono C oxigeno O

¿Sabías qué?

El ciclo del agua, es un proceso continuo en el que el agua se mueve entre

la atmósfera, la tierra y los océanos. Aunque las moléculas individuales pueden cambiar de estado o ubicación, la cantidad total de agua en la Tierra permanece prácticamente constante.

Texto de Química ' 135

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