Ley de conservación de la masa
«En la naturaleza nada se crea ni se pierde, todo se transforma». La frase se atribuye a Antoine Lavoisier, el químico francés del siglo XVIII, y resume la ley que está detrás de cada ecuación balanceada: en una reacción química la masa total de los productos es igual a la masa total de los reactivos.
Qué dice la ley
En un sistema cerrado, esto es, uno del que no entra ni sale materia, la masa total se mantiene constante durante una reacción química. Los átomos no aparecen ni desaparecen: solo se reacomodan y forman nuevas sustancias.
Por esa razón hay que balancear las ecuaciones. Una ecuación balanceada es la ley de conservación escrita con símbolos: el mismo número de átomos de cada elemento a cada lado implica la misma masa a cada lado.
Cómo la demostró Lavoisier
Antes de Lavoisier se creía que al quemarse las cosas perdían una sustancia llamada flogisto. El problema era que algunos metales, al calentarse en el aire, ganaban peso. Lavoisier calentó estaño y otras sustancias en recipientes de vidrio sellados y pesó todo antes y después: la masa total no cambiaba. Al abrir el recipiente entraba aire y entonces sí aumentaba el peso. La conclusión fue que el metal se combinaba con una parte del aire, a la que llamó oxígeno. Fue el inicio de la química cuantitativa.
Sistemas abiertos: cuando parece que no se cumple
- Un tronco que se quema deja unas cenizas que pesan mucho menos. La masa no se perdió: se fue como CO2 y vapor de agua.
- Una lana de acero que se quema pesa más después, porque el hierro se combina con oxígeno del aire y forma óxido.
- Una pastilla efervescente en un vaso de agua hace que la balanza marque menos, porque el CO2 escapa. Si se hace en una botella cerrada con un globo, la masa no cambia.
En todos los casos la ley se cumple si se cuentan los gases que entran o salen.
Úsala para comprobar tus resultados
La ley es una herramienta excelente para revisar un problema. Si se descomponen 10.0 g de CaCO3:
CaCO3 → CaO + CO2
- CaO: 10.0 × 56.077 ÷ 100.086 = 5.60 g
- CO2: 10.0 × 44.009 ÷ 100.086 = 4.40 g
- Suma: 5.60 + 4.40 = 10.0 g, igual que el reactivo.
Con reactivo limitante, la comprobación incluye lo que sobra: masa de productos + masa de reactivo en exceso que no reaccionó = masa total inicial. Si no cuadra, hay un error en algún paso.
¿Y la equivalencia entre masa y energía?
Según la relatividad de Einstein, E = mc², cualquier liberación de energía viene acompañada de una pérdida de masa. En las reacciones químicas esa pérdida es tan pequeña que es imposible medirla con una balanza: al quemar un mol de metano, que libera 890 kJ, la masa disminuye unos 10 nanogramos de un total de 80 g. Para la química, la ley de conservación de la masa se cumple con toda la precisión que importa. En las reacciones nucleares sí se nota, y por eso liberan millones de veces más energía.
La misma idea en la ingeniería química
En una planta industrial la ley se convierte en el balance de materia: lo que entra a un proceso es igual a lo que sale más lo que se acumula. Es la primera herramienta que aprende un ingeniero químico y la base para diseñar reactores, columnas de destilación y plantas de tratamiento de agua.
Comprueba que tu ecuación conserva los átomos de cada elemento
Balanceador de ecuaciones