Calculadora de Reacción de Combustión - Balance de Ecuaciones Químicas Gratis

¿Qué es una calculadora de reacciones de combustión?

Una calculadora de reacciones de combustión ajusta la ecuación química de la quema de un compuesto en oxígeno. Se introduce una fórmula química, como CH4 para el metano, y la herramienta halla la ecuación ajustada, con cada reactivo y producto y su coeficiente correcto.

La combustión es una reacción química entre un combustible y el oxígeno que desprende calor y luz. Los químicos llaman exotérmica a este tipo de reacción que libera energía. Cuando un combustible formado por carbono e hidrógeno se quema por completo, produce dióxido de carbono y agua.

Cómo calcular una reacción de combustión

1. Elija un compuesto de la lista de combustibles comunes, o pase a la pestaña personalizada y escriba una fórmula química, como C3H8 para el propano.
2. La calculadora lee la fórmula y cuenta cada elemento: carbono, hidrógeno, oxígeno y, en algunos combustibles, nitrógeno, azufre o un halógeno (flúor, cloro, bromo o yodo).
3. Halla cuánto oxígeno necesita la reacción y cuánto se forma de cada producto.
4. La ecuación ajustada, la lista de reactivos y productos y una breve explicación aparecen en pantalla.

La fórmula debe empezar con una letra mayúscula, como C o H, y solo puede usar los elementos indicados arriba. Una fórmula con un elemento que la calculadora no reconoce, como el calcio, devuelve un error en lugar de una respuesta incorrecta.

La fórmula de la reacción de combustión

Para un hidrocarburo, es decir, un compuesto formado solo por carbono e hidrógeno, la fórmula general es:

CₓHᵧ + (x + y/4) O₂ → x CO₂ + (y/2) H₂O

Aquí, x es el número de átomos de carbono e y es el número de átomos de hidrógeno de una molécula de combustible. Los números que van delante de cada fórmula se llaman coeficientes. Indican cuántas moléculas de cada sustancia reaccionan o se forman, y deben igualar el número de átomos en ambos lados de la ecuación.

Si el combustible ya contiene oxígeno, como un alcohol o un azúcar, se resta la mitad de su número de átomos de oxígeno (z) de la cantidad de O2 necesaria:

CₓHᵧOᵤ + (x + y/4 − z/2) O₂ → x CO₂ + (y/2) H₂O

Algunos combustibles contienen otros elementos. Si el compuesto tiene azufre, la calculadora añade dióxido de azufre (SO2) a los productos. Si tiene nitrógeno, añade nitrógeno gaseoso (N2). Si tiene un halógeno, añade un haluro de hidrógeno, como HCl y, si no hay hidrógeno suficiente para emparejarse con cada átomo de halógeno, parte del halógeno sale como gas diatómico, como Cl2.

Ejemplo: ajuste de la combustión del propano

El propano, C3H8, es un combustible común para calefacción y cocina. Para ajustar su combustión:

1. Se parte del esquema sin ajustar: C3H8 + O2 → CO2 + H2O.
2. Se ajusta primero el carbono. El propano tiene 3 átomos de carbono, así que se forman 3 CO2.
3. Se ajusta después el hidrógeno. El propano tiene 8 átomos de hidrógeno y cada molécula de agua contiene 2, así que se forman 4 H2O.
4. Se cuentan ahora los átomos de oxígeno del lado de los productos: 3 CO2 aportan 6 átomos de oxígeno y 4 H2O aportan 4, para un total de 10. Como cada molécula de O2 contiene 2 átomos de oxígeno, hacen falta 5 O2.

La ecuación ajustada es:

C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O

Esto coincide con la fórmula general anterior: x = 3 e y = 8, por lo que x + y/4 = 3 + 2 = 5.

Ecuaciones de combustión comunes

El butano muestra por qué a veces hay que duplicar un compuesto entero. Ajustar C4H10 solo requeriría 6,5 O2, una fracción, por lo que se duplican todos los coeficientes de la ecuación para que sean números enteros.

Combustión completa frente a incompleta

La combustión completa se produce cuando hay oxígeno suficiente para convertir todo el carbono en dióxido de carbono y todo el hidrógeno en agua, como en las ecuaciones anteriores. La combustión incompleta se produce cuando el oxígeno es limitado. Genera monóxido de carbono (CO) u hollín (carbono sólido) en lugar de dióxido de carbono, o junto con él. La combustión incompleta libera menos energía y puede producir monóxido de carbono, un gas tóxico.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la fórmula de la combustión completa de un hidrocarburo? CₓHᵧ + (x + y/4) O2 → x CO2 + (y/2) H2O, donde x es el número de átomos de carbono e y es el número de átomos de hidrógeno del combustible.

¿Por qué hay que ajustar una ecuación química? La ley de conservación de la masa establece que los átomos ni se crean ni se destruyen en una reacción química. Una ecuación ajustada tiene el mismo número de átomos de cada tipo en ambos lados, por lo que cumple esta ley.

¿Qué productos se forman cuando arde un compuesto con azufre o nitrógeno? El azufre se convierte en dióxido de azufre (SO2) y el nitrógeno, en nitrógeno gaseoso (N2), además del dióxido de carbono y el agua habituales.

¿Cuánto oxígeno necesita el propano para quemarse por completo? Una molécula de propano (C3H8) necesita 5 moléculas de oxígeno (O2) para quemarse por completo, y produce 3 CO2 y 4 H2O.

¿Cuál es la diferencia entre combustión completa e incompleta? La combustión completa necesita oxígeno suficiente y produce solo dióxido de carbono y agua. La combustión incompleta se da con muy poco oxígeno y produce además monóxido de carbono u hollín.

¿Puede la calculadora ajustar fórmulas con alcoholes y azúcares? Sí. Sirve cualquier fórmula formada por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre o un halógeno, incluidos alcoholes como el etanol y azúcares como la glucosa.

Referencias

1. U.S. Environmental Protection Agency. Carbon Monoxide's Impact on Indoor Air Quality. Página de la EPA sobre el monóxido de carbono — el monóxido de carbono es un gas tóxico; entre sus fuentes está la oxidación incompleta durante la combustión.
2. OpenStax, Rice University. Chemistry 2e, 4.1 Writing and Balancing Chemical Equations. OpenStax Chemistry 2e, sección 4,1 — una ecuación ajustada tiene el mismo número de átomos de cada tipo en ambos lados, como exige la ley de conservación de la materia; CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O.