En este tema trataremos de profundizar y ampliar conocimientos en torno a un problema importante que ya se comenzó a estudiar el curso pasado (después de ver la estructura del átomo y el enlace químico). Dicho problema se puede enunciar así:
¿Cómo explicar los cambios o transformaciones de unas sustancias en otras?
Dichos cambios se denominan reacciones químicas y no sólo se producen artificialmente en los laboratorios para obtener determinadas sustancias que nos interesen, sino que también ocurren constantemente en la naturaleza (incluyendo a todos los seres vivos). No obstante, no siempre es fácil distinguir entre un proceso químico y uno físico, por lo que interesa detenerse en este aspecto antes de proceder al estudio de los procesos químicos.
En muchos casos se detecta que se ha producido una reacción química, cuando al mezclar las sustancias se forma un precipitado, se desprenden gases, se produce un cambio de color, etc. Sin embargo, es preciso tener en cuenta que estos efectos no siempre garantizan que tenga lugar una reacción. Pensemos por ejemplo, en el cambio de color (y sabor) que se produce cuando mezclamos café con leche, en las burbujas de gas que se desprenden al abrir una botella de cava, en la sustancia de color blanco que se deposita en las resistencias de los lavaplatos y lavadoras, etc., que no son indicativos de ninguna reacción química.
A.1. ¿Por qué los cambios que acabamos de citar no se asocian a una reacción química?
Para que pueda hablarse de una reacción química, han de producirse nuevas sustancias (productos de la reacción) diferentes a las sustancias iniciales (reaccionantes), cosa que no ocurre en ninguno de los ejemplos citados. El problema, es pues determinar cuándo se producen nuevas sustancias.
A.2. Clasificad los siguientes procesos como químicos o como físicos, señalando los criterios utilizados para ello: destilación del vino, dilatación de un gas, evaporación del agua, combustión de la pólvora, corrosión del hierro, disolución de sal común en agua, obtención de hierro a partir de sus minerales.
destilación vino
dilatación gas
evaporación y condensación del agua
combustión pólvora
corrosión hierro
disolución sal común en agua
obtención hierro
Aunque en general resulta sencillo reconocer un proceso como físico o químico por el hecho de la producción de nuevas sustancias, hay algunos cambios que difícilmente entran dentro de una de estas categorías. Un ejemplo es el de la disolución de una sustancia (soluto) en un disolvente en estado líquido. Para clasificar estos cambios generalmente se recurre a ver si por evaporación del líquido puede recuperarse el soluto inicial inalterado. Así en una disolución de sal común en agua, esta puede recuperarse por evaporación cuidadosa del agua, por lo que el proceso podría en este caso considerarse como un cambio físico aún cuando la interacción entre los componentes de la disolución sea considerable. Sin embargo, la disolución de cloruro de hidrógeno gaseoso en agua habría de ser considerada como un cambio químico ya que las propiedades de la disolución son muy diferentes a las de los componentes y la evaporación no es un medio factible de recuperar por completo las sustancias iniciales. La clasificación de las disoluciones como cambios físicos o químicos muestra pues algunas dificultades en cuanto a las definiciones exactas que se pueden utilizar, presentándose algunos casos que se encuentran en la línea fronteriza.
En la cuestión propuesta, la destilación del vino, la dilatación de un gas, evaporación del agua y disolución de sal común en agua serían cambios físicos mientras que el resto serían cambios químicos.
INFORMACIÓN: Ejemplos de cambios que son reacciones químicas.
sodio en contacto con el agua
Aluminio en contacto con yodo
Yoduro de potasio con nitrato de plomo(II)
Ácido clorhídrico con zinc
A.3. Indicad aquellos aspectos fundamentales de una reacción química que convendría estudiar con detenimiento bien sea por su interés práctico o por cualquier otro motivo.
Entre otros aspectos fundamentales podríamos referirnos a los siguientes:
- ¿Para qué sirven? Es decir ¿Qué beneficios (y perjuicios) nos aportan?
- ¿Cómo tienen lugar? ¿Cómo se escriben?
- ¿Qué tipo de sustancia se formará a partir de unos reaccionantes dados?
- ¿Qué relación existe entre las cantidades de sustancias reaccionantes y de productos de la reacción?
- ¿Qué cambios energéticos ocurren?
- ¿Con qué velocidad se produce una reacción? (o bien: ¿Cuándo terminará?).
En este curso nos limitaremos a desarrollar un modelo elemental para las reacciones químicas incluyendo algunos de sus aspectos básicos como los cambios materiales y los energéticos.