LAS REACCIONES QUÍMICAS

LAS REACCIONES QUÍMICAS
reflexiona
¿Alguna vez has visto fuegos artificiales estallar
en el cielo? Si los has visto, probablemente hayas
observado una variedad de colores y formas
diferentes en el cielo y hayas mirado con asombro
conforme cambiaban de color. Estas exhibiciones
no son solo una forma de entretenimiento. Cuando
se encienden los fuegos artificiales, se producen
una o más reacciones químicas. El color de cada
fuego artificial en el cielo es determinado por
cada reacción química. Cada explosión de color
depende de los elementos y los compuestos que
están presentes en los fuegos artificiales.
Los fuegos artificiales son
reacciones químicas. El color de
los fuegos artificiales depende de
los reactivos que se usan.
¿Qué tipos de cosas observas durante una
exhibición de fuegos artificiales? Tal vez escuches
sonidos fuertes, veas luces brillantes y sientas el
calor de la explosión. ¿Algo te indica que se ha producido una reacción química?
Las reacciones químicas producen nuevas moléculas.
En una reacción química las moléculas pueden convertirse en moléculas diferentes a
través de la reubicación de sus átomos. Más específicamente, los átomos de los reactivos
se reubican para formar nuevas moléculas. Para mostrar qué sucede con los átomos en
una reacción química puede escribirse una ecuación química. Una ecuación química se
escribe así:
(reactivos) ➞ (productos)
La flecha en una reacción química significa “produce” o “se
convierte en”.
Si alguna vez has visto agua, has visto el resultado de una
reacción química. En esta reacción, el gas oxígeno (O2) y el
gas hidrógeno (H2) se reubican para formar agua (H2O). La
ecuación química balanceada para esta reacción se escribe
así:
O2 + 2H2O ➞ 2H2O
Las moléculas de
hidrógeno y oxígeno
involucradas en
la reacción tienen
propiedades diferentes a
las del vapor de agua.
En esta reacción, los reactivos tienen propiedades diferentes a las del producto. El gas oxígeno
y el gas hidrógeno tienen propiedades diferentes a las del agua. En la forma de gas, el vapor
de agua puede parecerse al gas hidrógeno y al gas oxígeno. Todos ellos son gases incoloros.
Aun así, tienen propiedades químicas diferentes. El oxígeno es muy reactivo comparado con el
gas hidrógeno y el vapor de agua.
© 2013-2014 Accelerate Learning - Todos los derechos reservados
29
LAS REACCIONES QUÍMICAS
El gas hidrógeno es mucho más liviano que el gas oxígeno y el vapor de agua. La
estructura molecular del agua es diferente a la estructura del gas oxígeno y el gas
hidrógeno. Estas propiedades pueden distinguir a los reactivos de los productos. Estas
diferencias permiten a los científicos identificar cuándo ocurre una reacción química.
¿qué piensas?
Observa las siguientes fotografías. La imagen de la izquierda muestra clavos oxidados.
La imagen de la derecha muestra una calabaza en descomposición. La imagen del centro
muestra un cerillo encendido. Estas imágenes son ejemplos de reacciones químicas. En
cada imagen, ¿cómo sabes que está ocurriendo una reacción química?
Podemos observar la evidencia de las reacciones químicas.
Los científicos confirman que una reacción química ocurre al determinar si se forma una
sustancia nueva, con propiedades nuevas. Los científicos pueden realizar reacciones
químicas adicionales y usar instrumentos para confirmar estas sustancias nuevas. Incluso,
hay señales o indicadores que pueden sugerir que ha ocurrido una reacción química. La
única forma de saber con certeza que ha ocurrido una reacción química es identificar una
sustancia nueva. Si observas una o más de estas señales, esto proporciona evidencia de
que puede haber ocurrido una reacción química. Recuerda que no todas las reacciones
químicas producirán una de estas señales.
Observemos las señales que proporcionan evidencia de una reacción química.
•Producción de un gas: Una reacción química muy común que involucra la producción
de un gas es mezclar bicarbonato de sodio (NaHCO3), con una sustancia como el
vinagre (CH3COOH). Los productos de esta reacción son agua (H2O), dióxido de
carbono (CO2) y una sustancia llamada acetato de sodio (CH3COONa). Durante esta
reacción, puedes ver burbujas en la solución, como se muestra en la imagen de la
página siguiente. Estas burbujas son provocadas por el gas dióxido de carbono que
escapa hacia el aire cuando se produce la reacción. La ecuación química para esta
reacción es:
CH3COOH + NaHCO3 ➞ CH3COONaNaOOCCH3 + H2O + CO2
(vinagre) + (bicarbonato de sodio) ➞ (acetato de sodio) + (agua) + (dióxido de carbono)
30
© 2013-2014 Accelerate Learning - Todos los derechos reservados
LAS REACCIONES QUÍMICAS
•Producción de luz: Al quemarse los troncos en una chimenea ocurre la reacción de la
madera y el oxígeno junto con una fuente de inicio de calor. La madera está hecha de
celulosa, una combinación de sustancias diferentes que contienen carbono, hidrógeno
y oxígeno. Cuando ocurre esta reacción, se produce una gran cantidad de energía.
Esta energía tiene la forma de calor y luz. Este tipo de reacción es una combustión. Es
similar a la reacción que produce la luz brillante y el calor en los fuegos artificiales.
•Cambio en la temperatura: Las reacciones químicas pueden despedir o absorber
calor. Tal vez hayas tenido una lesión y aplicaste una almohadilla térmica en la zona.
Una almohadilla térmica es un ejemplo de una reacción que produce calor. Una
sustancia común en una almohadilla térmica es el sulfato de magnesio (MgSO4).
Cuando se activa la almohadilla térmica, el sulfato de magnesio reacciona con agua.
El resultado es la producción de calor, que usas para aliviar tu lesión. Las almohadillas
frías trabajan de manera inversa para usar el calor cuando se mezclan con agua. Se
pueden sentir muy frías al tacto. Estos cambios de temperatura son evidencia de una
reacción química.
•Formación de un precipitado: Un precipitado es una
sustancia sólida que se forma y se separa de una solución. El
precipitado a menudo se establece en el fondo de una reacción
líquida. Una reacción química común que forma un precipitado
es la reacción de soluciones de nitrato de plomo (Pb(NO3)2)
y yoduro de potasio (KI). Cada una de estas sustancias en
la solución es transparente e incolora. Pero si mezclas una
solución de cada sustancia, el yoduro de plomo (PbI2) y nitrato
de potasio (2KNO3) se forman como productos. El yoduro de
plomo es insoluble, por lo tanto se separa de la solución como
un precipitado amarillo (como se muestra en la imagen de la
izquierda). El nitrato de potasio continúa en la solución. La
ecuación química para esta reacción es:
Pb(NO3)2+PbKl ➞ Pbl2+2KNO3
© 2013-2014 Accelerate Learning - Todos los derechos reservados
31
LAS REACCIONES QUÍMICAS
•Cambio de color: Tal vez hayas visto el óxido
que se forma en un objeto de acero, como una
cadena o un carro. En esta reacción, el hierro
(Fe) en el acero reacciona con el oxígeno (O2)
y el agua (H2O) en el aire para producir óxido
((Fe(OH)3). Las propiedades del acero son
diferentes a las propiedades del óxido. El acero
es un metal plateado brillante hecho de hierro y
otros elementos. El óxido es una sustancia frágil de
color rojizo. El cambio en el color, de blanco a rojo,
es evidencia de que ha ocurrido una reacción química. La oxidación es una reacción
compleja que sucede en etapas; la reacción general se puede escribir así:
4Fe + 6H2O + 3O2 ➞ 4Fe(OH)3
¡atención!
No confundas algunos cambios físicos con reacciones
químicas. Imagina que tienes un vaso de agua y una cucharada
de azúcar. Si disuelves el azúcar en el agua, el producto
resultante parece diferente a los reactivos, pero es solo una
mezcla de azúcar y agua. No se formó ninguna sustancia
nueva. Sin embargo, si colocas tabletas antiácidas en el agua,
las tabletas se disuelven a través de una reacción química.
Esto se observa fácilmente por el burbujeo del gas en el vaso.
Las tabletas antiácidas contienen las sustancias bicarbonato
de sodio (NaHCO3) y ácido cítrico (C6H8O7). Cuando estas
sustancias se colocan en el agua, los átomos se reubican y se
produce dióxido de carbono. La imagen de la derecha muestra
las burbujas que observas en el vaso.
Vida diaria: Cuando la masa se esponja ocurre una reacción química.
A nuestro alrededor hay muchas reacciones químicas: en la fruta que se descompone,
en los clavos que se oxidan y en el pan que se hornea. La masa del pan es una mezcla
de ingredientes, que incluyen harina, sal, azúcar, agua tibia y levadura. Cuando estos
ingredientes se combinan, la masa comienza a expandirse, a subir. Este proceso, también
conocido como leudar o esponjar, sucede debido a una reacción química que se produce
dentro de la masa.
32
© 2013-2014 Accelerate Learning - Todos los derechos reservados
LAS REACCIONES QUÍMICAS
Esta reacción es provocada por la levadura, un
organismo vivo que se activa en el agua tibia. Una
vez que se activa, la levadura convierte el azúcar
(C6H12O6) de la masa en alcohol (CH3CH2OH) y
dióxido de carbono (CO2) a través de una reacción
química. Este proceso se llama fermentación. La
ecuación química balanceada para esta reacción es:
C6H12O6 ➞2CH3CH2OH + 2CO2
(glucosa) ➞ (alcohol) + (dióxido de carbono)
La liberación de dióxido de carbono, que es un gas,
provoca el leudado del pan. El dióxido de carbono
también le da al pan esa textura aireada y liviana. El
alcohol producido por la reacción le da al pan su sabor
final. Durante el horneado, el alcohol se evapora y las
células de levadura dejan de estar activas.
El proceso de fermentación (la
conversión de azúcar a alcohol
y a dióxido de carbono) es una
reacción química que permite
el leudado del pan.
¿Qué tanto sabes?
Cierta evidencia indica que tal vez haya ocurrido una reacción química. Esta evidencia
incluye la producción de un gas, la producción de luz, un cambio en la temperatura,
un cambio de color y la formación de un precipitado. Observa los siguientes tipos de
reacciones. Para cada reacción, decide cuál de los cinco tipos de evidencia se observarían
y escribe tu respuesta en el espacio debajo de esta evidencia en la página siguiente. Es
posible tener más de una evidencia para cada ejemplo.
Tipo de reacción
•Explosión de fuegos artificiales
•Solución salina que se vuelve fría a medida
que se disuelve la sal
•Hornear un pastel
•Quemar un papel
•Moneda de 1¢ de cobre manchada
•Mezclar una tableta antiácida y agua
•Gas oxígeno y gas hidrógeno que producen
agua y calor
•Crear tiza con dos líquidos
•Papel de tornasol azul que se
vuelve rojo en ácido
•Prueba para dióxido de carbono al hacer
burbujear un gas en agua de cal para
producir una solución de color blanco
lechoso
© 2013-2014 Accelerate Learning - Todos los derechos reservados
33
LAS REACCIONES QUÍMICAS
Producción
de gas
34
Producción
de luz
Cambio en la
temperatura
Cambio de
color
Formación de
precipitado
© 2013-2014 Accelerate Learning - Todos los derechos reservados
LAS REACCIONES QUÍMICAS
conéctese con su hijo
Investigar las reacciones químicas
Para ayudar a su hijo a aprender más
acerca de las reacciones químicas, trabajen
juntos para determinar cómo identificar la
evidencia que se puede observar cuando
ocurre una reacción química. Para hacerlo,
reúnan los siguientes materiales:
•3 vasos de agua
•2 tabletas efervescentes
•una cucharada de azúcar
•una cucharada de sal de Epsom
•un termómetro
Mientras crea las reacciones químicas,
anime a su hijo a anotar todas sus
observaciones. Deje el primer vaso para
la muestra de control en la que no ocurre
ninguna reacción química. Agregue
una cucharada de azúcar al agua en el
vaso y revuelva hasta que el azúcar se
disuelva completamente. Anote todas las
observaciones hasta que el azúcar se
disuelva. Recuerde que esta muestra de
control no involucra una reacción química
porque el azúcar que se disuelve en el agua
es solo un cambio físico. Luego, pida a su
hijo que agregue las tabletas efervescentes
al segundo vaso de agua. Anote cualquier
observación durante al menos dos minutos
cuando se disuelven las tabletas. Por
último, coloque el termómetro en el tercer
vaso y anote la temperatura inicial. Si no
tiene un termómetro disponible, toque
la parte externa del vaso y anote si se
siente caliente, tibio o frío. Luego, agregue
una cucharada de sal de Epsom y agite
suavemente el líquido con el termómetro.
Asegúrese de observar la temperatura
bien de cerca y determine cómo cambia la
temperatura cuando se agrega la sal.
Después de crear las reacciones, estas son
algunas preguntas sobre las que puede
comentar con su hijo:
•¿En cuál de los vasos ocurrió una
reacción química? ¿Cómo lo sabes?
•¿Por qué puedes suponer que no se
produjo una reacción química en todos
los vasos? ¿Cómo puedes confirmar
que ocurrió una reacción química en los
vasos?
•¿Puedes escribir una ecuación química
para describir cada reacción química
que ha ocurrido?
© 2013-2014 Accelerate Learning - Todos los derechos reservados
35