Reacciones Químicas

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:

• Cambios de color.

• Cambios de temperatura.

• 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?