Enunciado: Identifico la ley de la conservación de la materia en los siguientes procesos. Relaciono con ejemplos de la vida cotidiana y completo los esquemas.
Idea clave: En cualquier proceso (químico o físico), la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos:
m_{\text{reactivos}} = m_{\text{productos}}
En reacciones químicas se conservan los átomos (misma cantidad de átomos de cada elemento a ambos lados); en cambios físicos solo cambia el estado de agregación y las moléculas permanecen intactas.
Combustión
- La combustión es una reacción de oxidación rápida de una sustancia con \text{O}_2, en la que se libera energía (calor y luz).
- Ejemplo cotidiano: quemar gasolina en el motor de un carro y quemar gas natural en la estufa.
- Esquema de la combustión del metano:
\text{CH}_{4(g)} + 2\,\text{O}_{2(g)} \rightarrow \text{CO}_{2(g)} + 2\,\text{H}_{2}\text{O}_{(g)} + \text{energía}
- Balance de átomos (se conservan):
| Átomos | Reactivos | Productos |
|---|---|---|
| C | 1 | 1 |
| H | 4 | 4 |
| O | 4 | 4 |
- Masa: si se queman 16\,\text{g} de \text{CH}_4 con 64\,\text{g} de \text{O}_2, la masa de productos es 44\,\text{g} de \text{CO}_2 y 36\,\text{g} de \text{H}_2\text{O}, es decir 44 + 36 = 80\,\text{g} = 16 + 64\,\text{g}.
\text{CH}_{4(g)} + 2\,\text{O}_{2(g)} \rightarrow \text{CO}_{2(g)} + 2\,\text{H}_{2}\text{O}_{(g)} + \text{energía}; la masa se conserva.
Ebullición
- La ebullición es un cambio físico: el líquido se transforma en vapor al alcanzar su temperatura de ebullición (para agua, 100\,^{\circ}\text{C} a 1\,\text{atm}).
- No se rompen ni se forman enlaces: la fórmula de la molécula no cambia, solo cambia la separación entre las moléculas.
- Esquema:
\text{H}_{2}\text{O}_{(l)} \xrightarrow{\Delta} \text{H}_{2}\text{O}_{(g)}
- Conteo de átomos: 2\,\text{H} y 1\,\text{O} antes; 2\,\text{H} y 1\,\text{O} después. Masa conservada: al hervir 100\,\text{g} de agua se obtienen 100\,\text{g} de vapor.
- Ejemplo cotidiano: la tetera que hierve y el vapor que sale por la boquilla.
\text{H}_{2}\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{H}_{2}\text{O}_{(g)}; el agua pierde volumen pero conserva su masa.
Oxidación
- La oxidación es una reacción en la que un elemento pierde electrones al reaccionar con el oxígeno (o con otro agente oxidante).
- Ejemplo cotidiano: el óxido ( herrumbre) de una bicicleta o de una reja expuesta a la lluvia.
- Esquema de la oxidación del hierro:
4\,\text{Fe}_{(s)} + 3\,\text{O}_{2(g)} \rightarrow 2\,\text{Fe}_{2}\text{O}_{3(s)}
- Verificación: reactivos con 4\,\text{Fe} y 6\,\text{O}; productos con 4\,\text{Fe} y 6\,\text{O}. Masa: 4(56) + 3(32) = 224 + 96 = 320\,\text{g}, y 2(160) = 320\,\text{g}.
- El óxido pesa más que el metal porque incorporó el oxígeno del aire: la materia no se creó ni se destruyó, se combinó.
4\,\text{Fe}_{(s)} + 3\,\text{O}_{2(g)} \rightarrow 2\,\text{Fe}_{2}\text{O}_{3(s)}; se conservan Fe y O.
Fusión
- La fusión es el cambio físico en el que un sólido pasa a líquido al absorber energía al alcanzar su temperatura de fusión (para el agua, 0\,^{\circ}\text{C}).
- La fórmula química no cambia, por lo que es un ejemplo directo de conservación de la masa.
- Esquema:
\text{H}_{2}\text{O}_{(s)} \xrightarrow{\Delta} \text{H}_{2}\text{O}_{(l)}
- Si se funden 200\,\text{g} de hielo, se obtienen exactamente 200\,\text{g} de agua líquida.
- Ejemplo cotidiana: que el hielo del refrigerador se derrita en un vaso.
\text{H}_{2}\text{O}_{(s)} \rightarrow \text{H}_{2}\text{O}_{(l)}; la masa del hielo es igual a la del agua fundida.
