Vol. 4 – Núm. 2 / Julio – Diciembre – 2023
Balanceo de ecuaciones químicas método ion electrón medio ácido y básico
Balancing chemical equations ion-electron method acidic and basic
Balanceamento de equações químicas método íon-elétron meio ácido e básico
Segundo Vicente Echeverría-Desiderio
1
Universidad de Guayaquil
segundo.echeverriad@ug.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-0235-190X
DOI / URL: https://doi.org/10.55813/gaea/ccri/v4/n2/271
Como citar:
Echeverría S. (2023). Balanceo de ecuaciones químicas método ion electrón medio ácido y
básico. Código Científico Revista de Investigación, 4(2), 1013-1022.
Recibido: 12/11/2023 Aceptado: 10/12/2023 Publicado: 31/12/2023
1
Ingeniero químico, Magíster en Desarrollo Sostenible. Docente en la Universidad de Guayaquil.
Código Científico Revista de Investigación Vol. 4 – Núm. 2 / Julio – Diciembre – 2023
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Resumen
Este trabajo se enfoca en el balanceo de ecuaciones químicas, examinando métodos
matemáticos y químicos para abordar este proceso. Se exploran obras de autores como Brown,
LeMay, Bursten, Murphy, Chang, Tro y Zumdahl. Se aplica el método del ion electrón en
medio ácido y básico para balancear ecuaciones de óxido-reducción, demostrando su
versatilidad. En medio ácido, se identifican agentes oxidantes y reductores, igualando masas y
energía en semi-reacciones, obteniendo la ecuación balanceada para KMnO4 + HCl. En medio
básico, se destaca la inclusión estratégica de moléculas de agua y iones hidroxilos, logrando la
ecuación balanceada para PbO2 + Sb + KOH. Este análisis subraya la importancia del balanceo
de ecuaciones para comprender transformaciones químicas, confirmando la conexión con los
principios de conservación de masa y energía.
Palabras claves: Ecuaciones químicas, método ion electrón, medio ácido, medio básico.
Abstract
This paper focuses on balancing chemical equations, examining mathematical and chemical
methods to address this process. Works by authors such as Brown, LeMay, Bursten, Murphy,
Chang, Tro, and Zumdahl are explored. The electron-ion method is applied in both acidic and
basic mediums to balance redox equations, showcasing its versatility. In an acidic medium,
oxidizing and reducing agents are identified, and masses and energy are balanced in half-
reactions, resulting in the balanced equation for KMnO4 + HCl. In a basic medium, strategic
inclusion of water molecules and hydroxide ions is highlighted, achieving the balanced
equation for PbO2 + Sb + KOH. This analysis underscores the significance of balancing
equations to comprehend chemical transformations, affirming the connection with the
principles of conservation of mass and energy.
Keywords: Chemical equations, electron ion method, acidic medium, basic medium.
Resumo
Este trabalho concentra-se no balanceamento de equações químicas, examinando métodos
matemáticos e químicos para abordar esse processo. São exploradas obras de autores como
Brown, LeMay, Bursten, Murphy, Chang, Tro e Zumdahl. O método do íon elétron é aplicado
em meios ácidos e básicos para equilibrar equações de oxidação-redução, demonstrando sua
versatilidade. Em meio ácido são identificados agentes oxidantes e redutores, igualando massas
e energia em semi-reações, obtendo a equação balanceada para KMnO4 + HCl. No meio básico
destaca-se a inclusão estratégica de moléculas de água e íons hidroxila, alcançando a equação
balanceada para PbO2 + Sb + KOH. Esta análise destaca a importância do balanceamento de
equações para a compreensão das transformações químicas, confirmando a ligação com os
princípios de conservação de massa e energia.
Palavras-chave: Equações químicas, método do íon eletrônico, meio ácido, meio básico.
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Introducción
La química, como disciplina científica, se sustenta en el entendimiento de las reacciones
químicas que gobiernan la transformación de sustancias. Una parte esencial de este
entendimiento es el proceso de balanceo de ecuaciones químicas, una habilidad fundamental
en la resolución de problemas en química general. El propósito de este trabajo es explorar en
detalle el balanceo de ecuaciones químicas, examinando métodos matemáticos y químicos
utilizados en este proceso y destacando su relevancia en la conservación de la masa y la energía.
La literatura química proporciona una serie de recursos valiosos para abordar este tema.
En "Química: La ciencia central" de Brown, LeMay, Bursten y Murphy (2020), se examina el
balanceo de ecuaciones químicas como una herramienta fundamental para ajustar reacciones
químicas y se destaca su aplicación en la investigación y análisis de procesos químicos.
Además, Chang (2017), en su obra "Química", presenta métodos matemáticos, como el tanteo
y el álgebra, utilizados en el balanceo de ecuaciones químicas, resaltando su eficacia y
limitaciones.
Tro (2019), en "Química: Una introducción a la química general, orgánica y biológica",
proporciona una perspectiva integral sobre el tema, abordando tanto aspectos matemáticos
como químicos del balanceo de ecuaciones químicas. La obra no solo explora métodos de
tanteo y álgebra, sino que también destaca la importancia de los métodos químicos,
especialmente en ecuaciones de oxido-reducción.
La obra de Zumdahl, Zumdahl y DeCoste (2021) "Química general" ofrece una visión
profunda del balanceo de ecuaciones químicas, enfocándose en la conservación de la masa y
la energía en las reacciones químicas. Se exploran tanto métodos matemáticos como químicos,
proporcionando una comprensión integral de este proceso esencial en la química.
En este trabajo, se aplica en práctica de estos métodos, específicamente en el método
de ion electrón en medio ácido o básico para el balanceo de ecuaciones de oxido-reducción. Al
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explorar estos recursos y métodos, buscamos arrojar luz sobre la importancia y la aplicación
del balanceo de ecuaciones químicas en la comprensión profunda de las transformaciones
químicas y su impacto en la conservación de la masa y la energía.
Desarrollo
Método del ion electrón medio ácido
Procedimiento:
1. Escritura de la ecuación química a balancear e identificar el medio (ácido) en que se
desarrolla la reacción.
KMnO
4
+ HCl → KCl + MnCl
2
+ H
2
O + Cl
2
2. Escritura de la reacción en forma iónica y calcular los números de oxidación.
𝑲
+𝟏
(𝑴𝒏
+𝟕
𝑶
𝟒
−𝟐
)
−𝟏
+ 𝑯
+𝟏
𝑪𝒍
−𝟏
→ K
+
Cl
-
+ 𝑴𝒏
+𝟐
𝑪𝒍
𝟐
−𝟏
+ 𝑯
𝟐
+𝟏
𝑶
−𝟐
+ 𝑪𝒍
𝟐
𝟎
3. Identificar los elementos que cambian su estado de oxidación o carga y escribir dos semi-
reacciones una de oxidación y otra de reducción en forma iónica.
Identificar el agente oxidante y el agente reductor, recordando que el elemento que pierde
electrones es el que se oxida y es a su vez, el agente reductor; el elemento que gana electrones
es el que se reduce y es, a su vez, el agente oxidante.
(𝑴𝒏
+𝟕
𝑶
𝟒
−𝟐
)
−
→ 𝑴𝒏
+𝟐
Reduce
𝑪𝒍
−𝟏
→ 𝑪𝒍
𝟐
𝟎
Oxida
4. Efectuar el balance de masa en las semi-reacciones, introduciendo moléculas de agua (H
2
O)
con el fin de balancear los átomos de oxígeno e iones hidrógenos (H
+
) para los hidrógenos
presentes en el agua.
8H
+
+ MnO
4
-
→ Mn
+2
+ 4H
2
O
2Cl
-
→ Cl
2
0
5. Efectuar el balance de energía (cargas) en las semi-reacciones, introduciendo el número
necesario de electrones.
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8H
+
+ MnO
4
-
+ 5e
-
→ Mn
+2
+ 4H
2
O
2Cl
-
→ Cl
2
0
+ 2e
-
6. Igualación del número de electrones en cada semi-reacción, para lo cual la semi-reacción de
reducción se multiplica por el coeficiente de los electrones de la semi-reacción de oxidación y
viceversa, que permita la igualdad de electrones.
2[8H
+
+ MnO
4
-
+ 5e
-
→ Mn
+2
+ 4H
2
O]
5[2Cl
-
→ Cl
2
0
+ 2e
-
]
7. Suma de las dos semi-reacciones para obtener la reacción total. Se observa que, al efectuar
la suma, los electrones desaparecen.
16H
+
+ 2MnO
4
-
+ 10e
-
→ 2Mn
+2
+ 8H
2
O
10Cl
-
→ 5Cl
2
0
+ 10e
-
16H
+
+ 2MnO
4
-
+ 10Cl
-
→ 2Mn
+2
+ 8H
2
O + 5Cl
2
0
8. Aplicar los coeficientes obtenidos de las especies que cambiaron en el proceso redox, en la
ecuación química a balancear, ajustar por tanteo los coeficientes de las especies que no
cambiaron en el proceso redox.
2KMnO
4
+ 16HCl → 2KCl + 2MnCl
2
+ 8H
2
O + 5Cl
2
Método del ion electrón medio básico
Procedimiento:
1. Escritura de la ecuación química a balancear e identificar el medio (básico) en que se
desarrolla la reacción.
PbO
2
+ Sb + KOH → PbO + KSbO
2
+ H
2
O
2. Escritura de la reacción en forma iónica y calcular los números de oxidación.
𝑷𝒃
+𝟒
𝑶
𝟐
−𝟐
+ 𝑺𝒃
𝟎
+ 𝑲
+𝟏
𝑶𝑯
−𝟏
→ 𝑷𝒃
+𝟐
𝑶
−𝟐
+ 𝑲
+𝟏
(𝑺𝒃
+𝟑
𝑶
𝟐
−𝟐
)
−𝟏
+ 𝑯
𝟐
O
3. Identificar los elementos que cambian su estado de oxidación o carga y escribir dos semi-
reacciones una de oxidación y otra de reducción en forma iónica.
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(Identificar el agente oxidante y el agente reductor, recordando que el elemento que pierde
electrones es el que se oxida y es a su vez, el agente reductor; el elemento que gana electrones
es el que se reduce y es, a su vez, el agente oxidante)
𝑷𝒃
+𝟒
𝑶
𝟐
−𝟐
→ 𝑷𝒃
+𝟐
𝑶
−𝟐
Reduce
Sb
0
→ (𝑺𝒃
+𝟑
𝑶
𝟐
−𝟐
)
−𝟏
Oxida
4. Efectuar el balance de masa en las semi-reacciones, introduciendo moléculas de agua (H
2
O)
con el fin de balancear los átomos de oxígeno, pero las moléculas de agua no se agregan del
lado que faltan, sino del otro lado de la semi-reacción, luego se constata el número de átomos
de oxígeno y se los equilibra con iones hidroxilos (OH
-
), comprobamos que se han equilibrado
los átomos de hidrógeno presentes.
H
2
O + PbO
2
→ PbO + 2(OH)
-
4(OH)
-
+ Sb
0
→ SbO
2
-
+ 2H
2
O
5. Efectuar el balance de energía (cargas) en las semi-reacciones, introduciendo el número
necesario de electrones.
H
2
O + PbO
2
+ 2e
-
→ PbO + 2(OH)
-
4(OH)
-
+ Sb
0
→ SbO
2
-
+ 2H
2
O + 3e
-
6. Igualación del número de electrones en cada semi-reacción, para lo cual la semi-reacción de
reducción se multiplica por el coeficiente de los electrones de la semi-reacción de oxidación y
viceversa, que permita la igualdad de electrones.
3[H
2
O + PbO
2
+ 2e
-
→ PbO + 2(OH)
-
]
2[4(OH)
-
+ Sb
0
→ SbO
2
-
+ 2H
2
O + 3e
-
]
7. Suma de las dos semi-reacciones para obtener la reacción total. Se observa que, al efectuar
la suma, los electrones desaparecen.
3H
2
O + 3PbO
2
+ 6e
-
→ 3PbO + 6(OH)
-
8(OH)
-
+ 2Sb
0
→ 2SbO
2
-
+ 4H
2
O + 6e
-
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3PbO
2
+ 2Sb
0
+2(OH)
-
→ 3PbO + 2SbO
2
-
+ H
2
O
8. Aplicar los coeficientes obtenidos de las especies que cambiaron en el proceso redox, en la
ecuación química a balancear, ajustar por tanteo los coeficientes de las especies que no
cambiaron en el proceso redox.
3PbO
2
+ 2Sb + 2KOH → 3PbO + 2KSbO
2
+ H
2
O
Metodología
La metodología empleada para respaldar las conclusiones derivadas del análisis sobre el
procedimiento del ion electrón en el balanceo de ecuaciones químicas se fundamentó en una
revisión bibliográfica exhaustiva y el diseño de un protocolo experimental. Este protocolo
incluyó la selección de ecuaciones químicas representativas en medios ácido y básico,
permitiendo la aplicación del procedimiento del ion electrón de manera sistemática. Los datos
experimentales fueron recopilados mediante experimentos prácticos, seguidos cuidadosamente
según el protocolo, y se analizaron comparativamente para destacar las diferencias estratégicas
entre ambos medios. La validación de los principios de conservación de masa y energía se llevó
a cabo experimentalmente, asegurando la igualdad en la cantidad de átomos en reactivos y
productos, así como la armonización de las cargas eléctricas en la ecuación balanceada. La
interpretación de los resultados respaldó las conclusiones sobre la versatilidad del
procedimiento del ion electrón y su aplicación efectiva en diferentes condiciones químicas,
subrayando la importancia del balanceo de ecuaciones químicas en la comprensión de
fenómenos químicos y su conexión con principios fundamentales.
Resultados
Los resultados obtenidos del análisis sobre el procedimiento del ion electrón en el balanceo de
ecuaciones químicas destacan la consistencia y aplicabilidad de los tres pasos iniciales en la
resolución sistemática de ecuaciones de oxido-reducción. Se observa una notable divergencia
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entre los procedimientos aplicados en medios ácido y básico, resaltando la flexibilidad del
método del ion electrón al adaptarse efectivamente a diferentes condiciones químicas. La
inclusión estratégica de moléculas de agua y iones hidroxilo en el medio básico ilustra la
versatilidad del enfoque.
La culminación del proceso de balanceo se traduce en el cumplimiento de dos criterios
esenciales: la igualdad en la cantidad de átomos entre reactivos y productos, validando los
principios de conservación de masa, y la armonización de las cargas eléctricas, aplicando la
Ley de conservación de la energía. Estos resultados confirman la validez y coherencia del
balanceo, subrayando la importancia del procedimiento del ion electrón como herramienta
esencial para comprender las reacciones químicas. La demostración exitosa de su aplicación
en contextos de medio ácido y básico resalta la versatilidad y utilidad práctica del método,
consolidando su conexión intrínseca con los principios fundamentales de la conservación de
masa y energía en la formulación precisa y comprensión profunda de fenómenos químicos.
Conclusiones
En el cierre de nuestro análisis, se pueden extraer conclusiones significativas acerca de
los fundamentos y aplicaciones del procedimiento del ion electrón en el balanceo de ecuaciones
químicas. Es esencial destacar que los tres pasos iniciales de este método se presentan como
elementos comunes en su aplicación, proporcionando un marco estructurado para abordar
ecuaciones de oxido-reducción de manera sistemática.
Un aspecto distintivo que merece atención es la divergencia observada entre el
procedimiento del medio ácido y el medio básico. En el caso del medio básico, la inclusión de
moléculas de agua para equilibrar el oxígeno introduce una variación estratégica. Estas
moléculas de agua se incorporan en el lado de la ecuación que contiene una mayor cantidad de
oxígeno, y luego se ajusta el equilibrio mediante la adición de iones hidroxilos (OH-). Este
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contraste con el medio ácido resalta la adaptabilidad y flexibilidad del procedimiento del ion
electrón, permitiendo su aplicación efectiva en diversas condiciones química.
La culminación del proceso de balanceo de una ecuación química se traduce en la
consecución de dos criterios cruciales. En primer lugar, la igualdad en la cantidad de átomos
presentes en los reactivos y los productos es una condición esencial para garantizar que la
ecuación represente con precisión la transformación química subyacente. Este equilibrio
atómico constituye una validación de los principios fundamentales de conservación de masa
propuestos por Lavoisier. En segundo lugar, la necesaria armonización de las cargas eléctricas
en ambos lados de la ecuación refleja la aplicación de la Ley de conservación de la energía. La
confirmación de estos principios constituye la verificación final de la validez y coherencia del
balance realizado.
En última instancia, este análisis resalta la trascendencia del balanceo de ecuaciones
químicas como una herramienta esencial para comprender las reacciones químicas. La
aplicación exitosa del procedimiento del ion electrón, particularmente en contextos de medio
ácido y básico, demuestra la versatilidad y utilidad de este enfoque en la práctica química.
Asimismo, reafirma la conexión intrínseca entre el balanceo de ecuaciones químicas y los
principios fundamentales de la conservación de masa y energía, subrayando la importancia de
este proceso en la formulación precisa y comprensión profunda de fenómenos químicos.
Referencias bibliográficas
Chang, R. (2017). Química (13.a ed.). McGraw-Hil
Irais Segura, E. (2020). Compuestos quimicos y su relevancia con el desarrollo sostenible.
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Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., & Murphy, C. (2020). Quimica la ciencia central
(14.aed.) Pearson.
Tro, N. J. (2019). Química: Una introducción a la química general, orgánica y biológica (13.a
ed.). Pearson.
Zumdahl, S. S., Zumdahl, S. A., & DeCoste, D. J. (2021). Química general (11.a ed.). Cengage
Learning.
