Validez de la justificación para equilibrar ecuaciones químicas

Question

La razón dada para equilibrar ecuaciones químicas es la ley de la conservación de la masa. Dicen que equilibramos ecuaciones teniendo en cuenta que los átomos de cada elemento incluido en la reacción deben ser iguales en ambos lados de las ecuaciones. Y solo agregan algunos coeficientes para este propósito.

Pero me pregunto ¿por qué la cantidad de sustancia no se tiene en cuenta al hacer esto?

Por ejemplo, cuando escribimos,

$$\ce{H2 +O2->H2O}$$

Eso es; hasta que no sepamos cuánto $\ce{H2}$ y $\ce{O2}$ se incluyeron en la reacción, ¿cómo podemos comenzar a equilibrarlo? ¿Cómo podemos decidir que los átomos no son iguales en ambos lados? Sin embargo, las fórmulas moleculares mencionadas anteriormente solo representan las sustancias.

Answer 1

Cuando escribes la ecuación

$$\ce{H2 + O2 -> H2O}$$

implícitamente estás diciendo que el coeficiente estequiométrico de cada sustancia es $1$. Es como escribir la ecuación $a + b = c$. Al no tener coeficientes delante de $a$, $b$, o $c, estás implicando que $1a + 1b = 1c$ y no $2a + 3b = 4c$, ni nada parecido.

Obviamente eso no puede ser cierto para la reacción anterior porque si reaccionas una molécula de $\ce{H2}$ y una de $\ce{O2}$, obtienes una molécula de $\ce{H2O}$ y un átomo de oxígeno sobrante que no sabe qué hacer consigo mismo. La única ecuación balanceada que no conduce a átomos vagos es

$$\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}$$

o cualquier múltiplo entero de eso, es decir

$$\ce{$(2n)$H2 + $(n)$O2 -> $(2n)$H2O}$$

Los humanos prefieren trabajar con enteros pequeños o semienteros, por lo que $n$ generalmente se elige como $1$ o $1/2$.