Ley de conservación de la masa

¿Por qué la balanza no siempre "cuadra" a simple vista?

La ley de conservación de la materia dice que no hay ningún cambio detectable en la cantidad total de materia cuando la materia pasa de un tipo a otro, un cambio químico, o cuando cambia entre sólido, líquido y gas, un cambio físico. Fabricar cerveza convierte agua, levadura, granos, malta, lúpulo y azúcar en cerveza, con agua, alcohol, gas y sustancias de sabor, sin una pérdida real de sustancia. Una pila que funciona es el otro ejemplo del libro. La ley vale para todas esas conversiones. ¹

Fuera del laboratorio casi no se ve limpia, porque rara vez se junta todo lo que sale. Al comer, digerir y asimilar, la materia del alimento se conserva, pero una parte queda en el cuerpo y otra sale en los residuos, y medir el total es difícil. En el examen el sistema está más cerrado, o te dicen qué se escapó. No inventes masa que desaparece. ¹

El cambio químico produce otra materia. No produce materia de la nada ni la borra. Si calientas carbonato de calcio y el recipiente está abierto, el sólido que queda puede pesar menos porque el dióxido de carbono se fue al aire. La masa de ese gas es la diferencia entre lo que pusiste y lo que quedó. Con 20,0 g de CaCO₃ al inicio y 11,2 g de CaO sólido al final:

$$20{,}0 - 11{,}2 = 8{,}8$$

Se liberaron 8,8 g de CO₂. No es que 8,8 g se hayan deshecho. Es que la balanza ya no los tiene encima. Si hubieras recogido el gas, las dos masas sumarían los 20,0 g. ¹

Al revés, un tubo cerrado no deja salir nada. Si reaccionan por completo 5,6 g de hierro con 3,2 g de azufre y forman sulfuro de hierro(II), el producto pesa la suma:

$$5{,}6 + 3{,}2 = 8{,}8$$

Son 8,8 g de FeS. No se resta, porque ningún gas se fue. El mismo criterio vale para el matraz tapado: 50 g de ácido clorhídrico diluido y 10 g de bicarbonato. Al volcar el sólido se forma CO₂, pero el globo lo atrapa. La balanza sigue marcando 60 g. Las burbujas no son una fuga. ¹

Un cambio de estado entra en la misma frase del libro. Fundir, evaporar o sublimar no cambia la cantidad total de materia. Si el vapor se queda en un recipiente cerrado, la masa es la de antes. Si el vapor sale por la ventana, la olla pesa menos y el agua no se destruyó: está en el aire de la cocina. La ley habla de la materia presente en el proceso, no de lo que tu balanza alcanza a ver cuando el sistema está abierto. ¹

Estas fichas no atribuyen la frase a un año ni a un aparato que el capítulo no describe en el cuerpo leído de la sección 1.2. Usan el enunciado del libro: no hay cambio detectable en el total, ni en el cambio químico ni en el cambio de estado. El número sale de restar lo que se fue o de sumar lo que quedó encerrado.

Ideas clave

• Enunciado. No hay cambio detectable en la materia total al convertirla en otra o al cambiar de estado. ¹
• Sistema abierto. Si un gas se escapa, el sólido pesa menos. La diferencia es la masa del gas. ¹
• Sistema cerrado. Lo que reacciona se suma. El gas atrapado sigue contando. ¹
• Estado. Fundir o evaporar no crea ni destruye materia. Si el vapor se va, la balanza local baja. ¹
• Por qué parece fallar. Fuera del laboratorio no se recoge todo, como al digerir un alimento. ¹

Ejemplos resueltos

El polvo que adelgaza

En un crisol abierto parten 20,0 g de carbonato de calcio. Quedan 11,2 g de óxido de calcio. El CO₂ se fue. Su masa es 20,0 g menos 11,2 g, es decir 8,8 g. La materia total del proceso sigue siendo 20,0 g si cuentas el gas. ¹

El globo que no aligera la balanza

El matraz trae 50 g de disolución ácida y el bicarbonato del globo pesa 10 g. Después de la reacción el CO₂ queda en el globo. La lectura es 60 g, la suma, no 50 g. Cerrar el sistema es lo que impide "perder" masa. ¹

Hierro y azufre, sin fuga

5,6 g de hierro y 3,2 g de azufre, encerrados, dan 8,8 g de FeS si reaccionan por completo. No restes. No hay un gas que anotar aparte. ¹

Errores comunes

No concluyas que la masa se destruyó porque el crisol pesa menos. Pregunta si algo se fue. En el carbonato, se fue CO₂. ¹

No restes en un tubo cerrado. Hierro más azufre es la masa del sulfuro. El globo con el gas tampoco se resta: el gas sigue ahí. ¹

No limites la ley a los cambios químicos. El libro incluye el paso entre sólido, líquido y gas. Evaporar en una olla abierta baja la lectura y no viola la ley. ¹

Cómo lo pregunta el examen

Si dan la masa inicial y la del sólido que queda, y dicen que el resto salió como gas, resta. 20,0 g menos 11,2 g son 8,8 g de CO₂. ¹

Si todo queda en el recipiente, suma. 5,6 g más 3,2 g son 8,8 g de producto. 50 g más 10 g siguen siendo 60 g cuando el gas no escapa. ¹

Si una opción dice que la balanza baja porque "hay reacción", mírala mal cuando el enunciado dice que el gas quedó atrapado. La reacción no es una fuga. La fuga es un sistema abierto. ¹

Resumen

• La materia total no cambia de modo detectable en un cambio químico o de estado.
• En un sistema abierto, la masa que falta es la del gas que se fue.
• En un sistema cerrado se suma lo que entró.
• 20,0 g menos 11,2 g dejan 8,8 g de CO₂.
• 5,6 g más 3,2 g, o 50 g más 10 g con el gas atrapado, no se restan.