transformaciones químicas

TRANSFORMACIONES QUÍMICAS
CAMBIOS FÍSICOS Y CAMBIOS QUÍMICOS
Todas las sustancias pueden transformarse y pasar de un estado inicial a otro
final si se las somete a determinadas condiciones. Por ejemplo, si se calienta
suficientemente un cazo con agua, el agua se transforma en vapor de agua. Si
dejamos destapada una botella con vino, al cabo de un tiempo el vino se
transforma en vinagre. Las transformaciones que sufren las sustancias pueden
ser de dos tipos: transformaciones físicas y transformaciones químicas.
El agua líquida, al calentarse, cambia a vapor de agua pero sigue siendo agua,
aunque en diferente estado.
Si disolvemos sal en agua, la sal está disuelta pero sigue conservando sus
propiedades y su identidad química.
En las transformaciones físicas, las sustancias siguen manteniendo su
identidad.
El alcohol y el oxígeno del aire reaccionan cuando arden y se transforman en
dióxido de carbono y agua.
Si el gas cloro y el metal sodio se unen, reaccionan transformándose en sal
común (cloruro sódico).
Las transformaciones químicas se llaman también
reacciones químicas. Es muy importante el
estudio de las reacciones químicas; en ellas se
basa gran parte del avance técnico e industrial de
nuestra sociedad.
En las transformaciones químicas, las
sustancias iniciales se transforman en otras
sustancias finales diferentes.
ACTIVIDAD
¿Cuál es el estado inicial y final en las siguientes transformaciones? ¿Cuáles son
transformaciones físicas y cuáles químicas? ¿Por qué?
a) Disolvemos agua en azúcar y queda una disolución edulcorada.
b) Calentamos azúcar hasta que se funde.
c) Seguimos calentando el azúcar y se transforma en una masa negruzca
(carbón de azúcar) con sabor amargo.
CÓMO SE PRODUCE UNA REACCIÓN QUÍMICA
Una reacción química es el proceso por el cual se forman sustancias nuevas a
partir de otras sustancias iniciales que se ponen en contacto.
Puesto que las sustancias están formadas por átomos o moléculas, lo que
sucede en una reacción es que las moléculas de las sustancias iniciales chocan
unas con otras. Si estos choques tienen suficiente energía, los átomos de estas
moléculas se separan para reagruparse de nuevo en otras combinaciones más
estables, formando así nuevas sustancias.
Una mezcla de cloro e hidrógeno a temperatura ambiente y en la oscuridad se
mantiene sin ningún tipo de transformación. Pero si se ilumina fuertemente, las
moléculas diatómicas de los dos gases chocan con más energía y sus átomos se
separan y se reordenan. Un átomo de cloro se une con un átomo de hidrógeno,
formando así moléculas nuevas de cloruro de hidrógeno.
A las sustancias iniciales que intervienen
en una reacción se les llama reactivos, y a
las sustancias finales que resultan se les
llama productos.
En la reacción anterior los reactivos son el
cloro y el hidrógeno, y el producto es el
cloruro de hidrógeno.
Para que se inicie una reacción,
generalmente es necesario aportar una
energía inicial mediante calor, luz, una
chispa eléctrica, etc. Esto hace que los
choques entre las moléculas sean
suficientemente intensos para romper
enlaces e iniciar la reacción.
Los choques moleculares son los
responsables de la ruptura de enlaces que producen el comienzo de
las reacciones químicas.
ACTIVIDADES
Si se ponen en contacto hidrógeno y oxígeno, ¿por qué es necesario hacer
saltar una chispa eléctrica para que se forme agua? Describe cómo crees que
se produce esta reacción química. ¿Cuáles son los productos y los reactivos en
ella?
El hierro se oxida cuando se combina con el oxígeno del aire. Indica los
reactivos y los productos.
ASPECTOS GENERALES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
Son fundamentalmente dos, los aspectos energéticos, relativos al intercambio
de energía, y los aspectos cinéticos, relativos a la velocidad de la reacción.
■ Intercambio de energía
La rotura y la formación de enlaces entre los átomos de cualquier sustancia son
procesos en los que se producen variaciones de energía. Las reacciones
químicas que desprenden energía (luz, calor...) se llaman exotérmicas. Las
reacciones químicas que absorben energía se llaman endotérmicas.
■ Velocidad de reacción
Cuantas más moléculas de productos se formen por unidad de tiempo, más
rápida se dice que es una reacción. Los factores que influyen en la velocidad de
una reacción son los siguientes:
• La naturaleza de los reactivos. Hay sustancias que inmediatamente
después de ponerlas en contacto se transforman en otras nuevas, como ocurre
con las limaduras de cinc y el ácido clorhídrico; sin embargo, otras son más
lentas en reaccionar, como el oxígeno y el hierro.
• El grado de división de las sustancias reaccionantes, pues cuanto más
divididas estén, más superficie de contacto presentan y se pueden producir más
choques de unas moléculas con otras.
• La concentración. Cuanto más concentrados estén los reactivos, mayor
probabilidad existe de que choquen las moléculas.
• La temperatura. Cuando aumenta la temperatura, las moléculas poseen
mayor grado de agitación. Esto hace que cuando chocan, se rompan (y se
formen) más enlaces (los choques son más eficaces).
• La presencia de catalizadores. Estas sustancias aumentan la velocidad de
algunas reacciones.
Llamamos velocidad de una reacción a la cantidad de productos que
se forman por unidad de tiempo.
ACTIVIDADES
Cuando echamos vinagre sobre bicarbonato sódico, el recipiente se calienta un
poco. ¿Qué clase de reacción es, endotérmica o exotérmica?
Como sabes, la oxidación del hierro (oxígeno + hierro) es muy lenta. ¿Qué
podríamos hacer para que fuera más rápida?
CONSERVACIÓN DE LA MASA
En toda reacción química hay rotura de moléculas pero no de átomos, los
cuales se reagrupan de manera diferente y forman nuevas moléculas. En
consecuencia, los mismos átomos que formaban parte de los reactivos son los
que, combinados de forma diferente, forman parte de las moléculas de los
productos.
Esta es la explicación de la ley de conservación de la masa que enunció
Lavoisier en el año 1785:
«En todas las reacciones químicas, la suma de las masas de los
reactivos es igual a la suma de las masas de los productos».
Experiencia Coloca 10 mi de disolución de nitrato de plomo (II) y viértelo
en un vaso de precipitados. En un tubo de ensayo, pon 10 ml de disolución de
yoduro de potasio. Pesa estos dos recipientes a la vez con una balanza.
Mezcla estas disoluciones. Aparece un sólido amarillo (precipitado) que es
yoduro de plomo y queda nitrato de potasio en disolución.
La reacción química que se produce es:
nitrato
d plomo (II)
+
yoduro
yoduro de plomo
de potasio
(precipitado)
+
nitrato
de potasio
=
Mide la masa final de los productos resultantes, sin olvidar el tubo de ensayo
vacío. Podrás comprobar que la masa del conjunto no ha variado.
ACTIVIDADES
Si 50 g de una sustancia reaccionan exactamente con 30 g de otra, ¿qué masa
tendrán los productos de esa reacción? ¿Por qué?
Al poner 1 mol de moléculas de cloro (Cl2) en contacto con 1 mol de moléculas
de hidrógeno (H2) se transforman totalmente en cloruro de hidrógeno (HCl):
a) ¿Cuántos moles de átomos (hidrógeno y cloro) se ponen en contacto?
b) ¿Cuántos átomos?
c) ¿Cuántos átomos existen al final de la reacción?
d) ¿Cuántas moléculas de HCl se han formado? ¿Y cuántos moles?
ECUACIONES QUÍMICAS
Las reacciones químicas se representan mediante expresiones simbólicas
llamadas ecuaciones químicas.
Experiencia
Pon media espátula de cloruro de sodio (NaCI) en un vaso de precipitados.
Añade agua y agita hasta conseguir disolver la sal. Vierte unas gotas de nitrato
de plata (AgN03) sobre la disolución. Aparece una sustancia blanca insoluble,
cloruro de plata (AgCI), y disuelto, nitrato de sodio (NaN03).
La ecuación química de esta reacción se representa así:
NaCI + AgN03 =
AgCI j + NaN03
La ecuación química anterior se lee: Una molécula de cloruro sódico reacciona
con una molécula de nitrato de plata y se forma una molécula de cloruro de
plata más una molécula de nitrato de sodio.
La flecha () que hemos puesto al lado del AgCI quiere decir que esta sustancia
es un sólido y forma un precipitado. Si señalara hacia arriba () indicaría que es
un gas que se desprende. Otras veces, a la derecha de alguna fórmula se pone
(s), (I) o (g) para indicar que el estado de la sustancia en esta reacción es
sólido, líquido o gaseoso.
Una ecuación química consta de dos miembros separados por una
flecha (—>) que indica el sentido en que transcurre la reacción. En el
primer miembro se escriben las fórmulas de los reactivos, y en el
segundo las de los productos.
EJEMPLO
¿Cómo se leen las ecuaciones químicas siguientes?
a) 2H2 (g) + 02 (g) = 2 H20 (I)
b)
C03Ca (s) +CALOR =
óxido de calcio
dióxido
(caliza)
(cal viva)
CaO (s)
+ C02 (g) carbonato
de carbono
a) Dos moléculas de hidrógeno gaseoso reaccionan con una molécula de
oxígeno dando dos moléculas de agua líquida.
b) Una molécula de carbonato de calcio se calienta y se descompone en una
de óxido de calcio y otra de dióxido de carbono, que se desprende como gas.
¿Cómo se leen las ecuaciones químicas siguientes?
a) 2 Cu (s) + 02 (g) -> 2 CuO (s) (óxido de cobre (II))
b) Iz (9) + H2 (9) = 2 HI (g) (yoduro de hidrógeno) Escribe la ecuación de las
siguientes reacciones químicas:
a) Una molécula de carbono reacciona con una molécula de oxígeno y se
forma una molécula de dióxido de carbono (C02).
b) Dos moléculas de agua se descomponen por electrólisis en dos moléculas de
hidrógeno y una molécula de oxígeno.