Los cambios físicos y químicos y sus
características
Fenómenos físicos. Cuando calentamos un trozo
de hielo dentro de un recipiente, observamos primero que este se ha tornado
líquido. Si continuamos el calentamiento se licuará totalmente, y de seguir el
proceso, con una temperatura suficiente, observaremos que empieza a ebullir y, al final, no quedará nada en el
recipiente. Hemos presenciado un proceso de cambio de estado del agua, durante
el cual su estructura interna (sus moléculas) no sufre ninguna transformación. La
sustancia ha pasado del estado sólido al
estado líquido y luego a vapor de agua, o sea gaseoso. Todos los cambios de
estado son fenómenos físicos; también lo son el calentamiento o enfriamiento de
un metal.
Fenómenos químicos. Si hacemos pasar una corriente eléctrica
por agua líquida (en determinadas
condiciones y con un equipo adecuado), se descompone en dos materiales
diferentes, los gases hidrógeno y oxígeno. Esto constituye un cambio químico, por cuanto el material
inicial ha sufrido una transformación fundamental en otros nuevos, Otro ejemplo
de este cambio se produce cuando se quema carbón para hacer el asado y se
forman gases (los gases son el producto del cambio químico que sufrió el
carbón. La organización (estructura)
interna de la materia ha sufrido una
modificación radical.
Las
claves o evidencias que nos indican cuando ha ocurrido un cambio
químico, son entre otras:
- Formación de
burbujas (gases).
- Formación de
precipitados.
En las reacciones químicas ordinarias no se
destruyen ni se crean átomos; el cambio que ocurre se puede explicar,
aproximadamente, como una ruptura de los enlaces que mantienen unidos los
átomos en las sustancias que reaccionan (reactivos), para formar una
organización distinta, característica de las sustancias que se forman
(productos).
¿Qué son los cambios
químicos?
Son todos aquellos cambios
que se producen por variación en los componentes iniciales.
¿Qué ocurre si
colocamos una tiza en acido clorhídrico? O
mezclamos detergente y agua y luego enfriamos?, el
detergente se enturbia y cobra un color blanquecino.
En estos casos las
sustancias que juntamos desaparecen y en su lugar aparecen otras nuevas. Decimos que entre las sustancias ocurre una
reacción química, y por eso se la denomina reactantes o reactivos, para dar
lugar a sustancias nuevas o productos.
En todos estos cambios las
reacciones químicas, la cantidad de materia inicial (reactantes) es igual a la
final (productos), o sea es constante
Es como cuando desarmamos
algo y armamos algo nuevo con todo lo que tenemos sin que nos sobre o falte.
La diferencia con los
cambios físicos es que en estos las sustancias intervinientes no desaparecen y
se transforman en otras como en el caso de las reacciones químicas. Entonces
decimos que es reversible porque volvemos a nuestro punto de partida.
De los ejemplos
mencionados ¿Cuál es químico y cual es físico?
El primero es químico porque
la tiza se mezcla con el agua y cambia su composición, se forman burbujas y
estas indican que apareció algo que no estaba ahí y que es el un gas.
Mientras que el del detergente el cambio es físico porque al darle calor
volvemos a obtener nuevamente lo mismo que teníamos.
Si yo mencionara los
siguientes ejemplos.
Agua + tinta
Agua + ácido
Tableta efervescente + agua.
¿A que llamarían
reactivos y a que productos?
¿Qué cambio tiene
lugar en cada caso? ¿Por qué? (mencionar diferencias de
características entre cambio físico y químico).
¿Puedo ver a simple
vista cuando termina de ocurrir el cambio?
Ahora que ya tenemos el
concepto de reacción química y el tipo de cambio que se produce, vamos a
mencionar que las reacciones químicas se pueden clasificar:
Según su producto en reacciones: de
degradación y síntesis.
Degradación: Los productos
son sustancias más sencillas que los reactantes, ej. putrefacción
Síntesis: A partir de
sustancias sencillas obtenemos otras más complejas. Ej. formación de lactosa.
Ahora pensemos un
ejemplo sobre una reacción de degradación
y de síntesis que tenga lugar en nuestro organismo. ¿Cuáles son los reactantes? ¿Cuáles son los
productos?
Reacción de
degradación, puede ser el proceso
digestivo en donde las moléculas complejas se degradan a componentes más
sencillos para formar nuevos componentes. Proteínas, grasas, azúcares.
Como reacciones de síntesis,
podemos mencionar,
Formación de lactosa. A
través de la unión de glucosa y galactosa.
Formación de hemoglobina, o
melanina.
La hemoglobina es un pigmento de color rojo, que al interaccionar con el
oxígeno toma un color rojo escarlata, que es el color de la sangre arterial y
al perder el oxígeno toma un color rojo oscuro, que es el color característico
de la sangre venosa.
La hemoglobina se forma por proteínas e hierro, que se une de forma
reversible al oxígeno.
Según su liberación de calor:
Endotérmicas y Exotérmicas.
Exotérmicas: los productos
tienen menos energía que los reactantes. La energía excedente se libera en
forma de calor de ahí que exo es hacia
fuera. Ej. potasio metálico + agua.
Endotérmicas: La energía
contenida en los productos es mayor que en los reactantes. Endo significa hacia dentro. Antiguamente se formaba hielo con una
reacción de cloruro de amonio y el hidróxido de bario.
¿Alguna vez tuvieron
acidez estomacal?, cuando se produce ello se debe a que se
ceden átomos de hidrógeno y se dice que la sustancia en cuestión es ácida,
mientras que cuando se incorporan átomos de hidrógeno, lo que ocurre es
que se forman bases.
La acidez o alcalinidad se
mide mediante tiras reactivas, en donde tenemos una escala del 1 al 14 en donde
1 es el más ácido y 14 el más básico, siendo 7 el punto neutro. Esta escala se denomina PH. El pH (potencial de hidrógeno) es una medida
de la acidez o alcalinidad de una disolución. El pH indica la concentración de
iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias. La sigla significa
"potencial de hidrógeno”.
Lluvia ácida:
En la lluvia hay sustancias
capaces de ceder átomos de hidrógeno, estás sustancias salen cuando se queman
naftas, aceite o el humo del cigarrillo, se producen gases como el dióxido de
nitrógeno y el trióxido de azufre, estos reaccionan con las moléculas de agua y
forman ácidos corrosivos el sulfúrico, el nítrico y el nitroso.
Cuando el viento, la lluvia,
el granizo o la nieve arrastran los ácidos hacia el suelo. Allí estos ácidos reaccionan con los ácidos
reaccionan con los materiales y los
seres vivos, como lo hacia el ácido clorhídrico con la tiza.
Los ácidos producen daños
lentos y progresivos sobre pinturas, construcciones, dientes, caparazones, etc.
Entonces en base a todo lo
visto podemos decir que las reacciones químicas podrán ser reversibles o
irreversibles.
Muchas de las reacciones
químicas con las que nos encontramos cotidianamente ocurren solamente en una
dirección. Por ejemplo, cuando quemamos un combustible, éste se convierte en
dióxido de carbono y vapor de agua. Pero sería imposible convertir nuevamente
estos gases en el combustible original y oxígeno. Las reacciones que ocurren
solamente en una dirección se denominan reacciones irreversibles. Sin embargo,
algunas reacciones pueden ocurrir en ambas direcciones; es decir, no sólo los
reactivos se pueden convertir en productos sino que estos últimos pueden
descomponerse en las sustancias originales. Estas reacciones se denominan reacciones reversibles. Un caso de esto es el
sulfato de cobre (II), un sólido blanco que, cuando se hidrata, forma un
compuesto azul (la sal hidratada). Si se calienta este sólido, se puede
observar el cambio de color contrario: de azul a blanco; es decir, se vuelve a
formar la sal original.
Reacciones de síntesis:
En este tipo de reacciones dos o más sustancias se combinan para dar un sólo producto:
N2 + 3 H2( a partir de dos compuestos).......................... 2 NH3 (sintetizo un producto)
Reacciones de descomposición
En este caso a partir de un único compuesto se obtienen como producto dos o más sustancias:
2 KClO3 (Se degrada).............................2 KCl + 3 O2 (obtengo dos sustancias)
Reacciones de combustión
Este tipo de reacciones pertenece a un grupo más amplio de reacciones que son denominadas de oxidación. Las reacciones de combustión se caracterizan por estar acompañadas de un gran aumento de la temperatura y emisión de luz. Las combustiones más frecuentes son combinaciones con oxígeno, y los productos más habituales son el dióxido de carbono y el agua.
El fuego es una manifestación de una reacción de combustión. Ya habrás aprendido que para encender el fuego es necesario que haya un elemento combustible, por ejemplo la madera y el papel, y la presencia de oxígeno.
En el caso de la combustión del metano tenemos que:
CH4 + 2 O2................................ CO2 + 2 H2O
si hay suficiente cantidad de oxígeno.
En el caso de que la cantidad de oxígeno no sea suficiente se produce una reacción de combustión incompleta que determina la formación de otros productos:
2 CH4 + 3 O2................................. 2 CO + 4 H2O
• ¿Podrías señalar las diferencias?
