Fundamentos de Química: Reacciones, Velocidad y Conservación de la Masa

Conceptos Fundamentales de la Química

Cambios Físicos y Químicos

Un cambio físico es aquel que no altera las sustancias que intervienen en él. Por el contrario, un cambio químico es el que da lugar a nuevas sustancias.

Reacciones Químicas

Una reacción química es un proceso mediante el cual se obtienen, a partir de unas sustancias iniciales llamadas reactivos, otras sustancias diferentes que se denominan productos.

Tipos de Reacciones Químicas

En una reacción de formación, se forma un compuesto a partir de sus elementos constituyentes, mientras que en una reacción de descomposición, a partir de una sustancia se obtienen varias más simples. Otras reacciones importantes son las de oxidación-reducción, las de ácido-base y las de combustión.

Indicadores de una Reacción Química

Existen varios fenómenos que pueden indicar que una reacción química ha ocurrido:

• Precipitación: Ocurre cuando el producto de la reacción entre dos sustancias en disolución es insoluble. En este caso, aparece un sólido en el seno de la disolución que inmediatamente se deposita en el fondo del recipiente.
• Desprendimiento de gases: Fenómeno que se da cuando uno de los productos de la reacción es un gas. Si ocurre en el seno de una disolución, el gas formado, poco soluble, se desprende en forma de burbujas perfectamente perceptibles.
• Variación de temperatura: Las reacciones que desprenden calor se llaman exotérmicas y las que absorben calor reciben el nombre de endotérmicas.
• Cambio de color: Sucede cuando los productos de la reacción tienen distinto color que los reactivos.

Existen numerosos métodos de análisis químico para identificar y cuantificar estos cambios.

Dinámica y Cuantificación de Reacciones

Velocidad de Reacción

La velocidad de reacción es un proceso variable según las sustancias que intervienen y depende de factores como la temperatura, la agitación, el estado de agregación y su concentración. Es necesario que las partículas de los reactivos colisionen. Cuanto mayor sea el número de colisiones, más rápidamente ocurrirá el proceso. Esto puede conseguirse:

• Elevando la temperatura o agitando el sistema, lo que hará que las partículas se muevan con mayor velocidad.
• Concentrando más los reactivos o comprimiéndolos, disminuyendo así la distancia entre las partículas.
• Aumentando la superficie de contacto entre los reactivos.

Ley de Conservación de la Masa

En toda reacción química, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos de la reacción; es decir, la masa se conserva.

Ajuste de Ecuaciones Químicas

El ajuste de ecuaciones químicas es fundamental para cumplir con la Ley de Conservación de la Masa.

Procedimiento para el Ajuste

1. A partir de las fórmulas de las sustancias participantes, se hace un primer recuento de los átomos de cada elemento.
2. Si el número de átomos de algún elemento no es el mismo en reactivos y productos, se añaden las moléculas necesarias donde haya menor cantidad de átomos y se recuenta.
3. El proceso se reitera después de cada recuento hasta que haya el mismo número de átomos de cada elemento en reactivos y productos.

Reacciones Químicas Específicas y Vitales

Reacciones Ácido-Base

Un destacado grupo de reacciones químicas se producen entre las sustancias denominadas ácidos y las llamadas bases o álcalis. Reciben el nombre genérico de reacciones ácido-base, aunque también se conocen como reacciones de neutralización.

Propiedades de los Ácidos

• Sabor ácido.
• Muy corrosivos.
• Reaccionan con metales y el mármol, desprendiendo gases.
• Colorean de rojo ciertos indicadores.

Propiedades de las Bases

• Sabor amargo.
• Corrosivos y con tacto jabonoso.
• Reaccionan con ácidos, haciéndoles perder sus propiedades.
• Colorean de azul ciertos indicadores.

Combustión

La combustión es una reacción muy rápida entre una sustancia denominada combustible y oxígeno.

Fotosíntesis

La fotosíntesis es un conjunto complejo de reacciones químicas encadenadas que sostienen la vida en nuestro planeta y regeneran el oxígeno atmosférico.

El Papel de la Clorofila

La clorofila, responsable del color verde de las plantas, es una molécula fundamental para la fotosíntesis. Actúa como catalizador, absorbiendo la parte de la radiación solar y proporcionando de esta forma la energía necesaria para comenzar la secuencia de reacciones.