Explicar la ley de la conservación de la materia en la reacción de combustión del metano, y responder qué ocurre con los reactivos y los productos.
- Identificamos los reactivos: metano (\mathrm{CH_{4}}) y dióxígeno (\mathrm{O_{2}}), y los productos: gas carbónico (\mathrm{CO_{2}}), vapor de agua (\mathrm{H_{2}O}), más luz y calor.
- Escribimos la ecuación sin balancear: \mathrm{CH_{4} + O_{2} \rightarrow CO_{2} + H_{2}O}.
- Balanceamos el carbono: hay 1 átomo de C a cada lado → ya está equilibrado.
- Balanceamos el hidrógeno: los productos tienen 2 H por cada molécula de \mathrm{H_{2}O}, y los reactivos tienen 4 H en \mathrm{CH_{4}}; entonces escribimos 2\,\mathrm{H_{2}O} para obtener 4 H.
- Balanceamos el oxígeno: el \mathrm{CO_{2}} tiene 2 O y los 2\,\mathrm{H_{2}O} tienen 2 O, es decir 4 O en total; por eso necesitamos 2\,\mathrm{O_{2}} (4 O).
- Ecuación balanceada: \mathrm{CH_{4} + 2\,O_{2} \rightarrow CO_{2} + 2\,H_{2}O + \text{luz} + \text{calor}}
- Contamos átomos para verificar:
- Reactivos: 1\,\mathrm{C}, 4\,\mathrm{H}, 4\,\mathrm{O}.
- Productos: 1\,\mathrm{C} (en \mathrm{CO_{2}}), 4\,\mathrm{H} (en 2\,\mathrm{H_{2}O}), 2 + 2 = 4\,\mathrm{O}.
- Como el número de átomos de cada elemento es idéntico antes y después, la masa total se conserva.
Qué ocurre con los reactivos y los productos: los enlaces del metano y del dióxígeno se rompen (etapa de ruptura) y se forman nuevos enlaces para dar \mathrm{CO_{2}} y \mathrm{H_{2}O} (etapa de formación). Los átomos no desaparecen ni aparecen: se reorganizan. Los reactivos se consumen y los productos se forman, pero la cantidad de átomos de C, H y O es la misma en ambos lados.
Cómo se cumple “la materia no se crea ni se destruye, únicamente se transforma”: durante la reacción los átomos se agrupan de otra manera, y la energía que se libera como luz y calor proviene del cambio de enlaces, no de la creación de materia. Si se midiera la masa de los reactivos antes de la reacción y la de los productos (incluido el vapor de agua y el gas carbónico), se obtendría el mismo valor, porque en una reacción química solo cambia la forma de la materia, no su cantidad.
¿Qué ocurre con los reactivos y los productos?
Los reactivos (\mathrm{CH_{4}} y 2\,\mathrm{O_{2}}) se consumen y los productos (\mathrm{CO_{2}} y 2\,\mathrm{H_{2}O}) se forman; los átomos se reorganizan en nuevas moléculas.
Los reactivos se transforman en productos: sus átomos se reordenan y la energía se libera como luz y calor.
¿Cómo se cumple “la materia no se crea ni se destruye, únicamente se transforma”?
Al balancear la ecuación se comprueba que hay los mismos átomos antes y después (1\,\mathrm{C}, 4\,\mathrm{H}, 4\,\mathrm{O} de cada lado).
Se cumple porque el número de átomos de cada elemento es constante: solo cambian los enlaces y la distribución de los átomos, nunca su cantidad total.
