Fundamentos de las Reacciones Químicas y la Ley de Conservación de la Masa

1. Reacción Química y Cambios de la Materia

• Reacción Química: Proceso en el cual las sustancias iniciales (reactivos) rompen sus enlaces moleculares. Los átomos se reorganizan para crear nuevos enlaces, dando lugar a los productos (sustancias finales con propiedades totalmente distintas).
  • Esquema general: A + B → AB
• Cambio Físico: Proceso temporal y reversible que no altera la composición química de la materia (por ejemplo, los cambios de estado: sólido, líquido, gas).
• Cambio Químico: Proceso profundo y permanente que altera la naturaleza de la materia al crear sustancias completamente nuevas (por ejemplo, la combustión).

2. Clasificación de las Reacciones Químicas

Se dividen bajo dos criterios fundamentales:

Según la reorganización de la materia:

1. Combinación o Síntesis (A + B → AB): Dos o más sustancias se unen para formar un solo producto más complejo (Ej: 2H₂ + O₂ → 2H₂O).
2. Descomposición (AB → A + B): Una sustancia se fragmenta en dos o más simples mediante el aporte de energía (Ej: 2HgO → 2Hg + O₂).
3. Desplazamiento o Sustitución simple (A + BC → AC + B): Un elemento libre y activo reemplaza a otro dentro de un compuesto (Ej: Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂).
4. Doble desplazamiento o Metátesis (AB + CD → AD + BC): Dos compuestos intercambian elementos simultáneamente formando dos nuevos compuestos (Ej: NaOH + HCl → NaCl + H₂O).

Según el intercambio de energía térmica:

• Exotérmica: Libera energía en forma de calor al entorno.
• Endotérmica: Absorbe obligatoriamente calor del entorno para poder ocurrir.

3. Evidencias de un Cambio Químico

Son manifestaciones físicas visibles que demuestran que está ocurriendo una reacción:

• Formación de precipitado: Aparición de un residuo sólido insoluble que cae al fondo al mezclar dos líquidos transparentes.
• Formación de un gas: Efervescencia o burbujeo visible.
• Cambio de color: Indica la presencia de nuevas especies químicas.
• Cambio de temperatura: Aumento (exotérmica) o descenso (endotérmica) del calor.
• Desprendimiento de olor: Generación de aromas nuevos.

4. Ecuaciones Químicas y Coeficientes

• Ecuación Química: Representación matemática y simbólica de las identidades y cantidades de una reacción. Se utiliza para representar los procesos que se realizan de manera espontánea, en laboratorios o en la industria. Para cumplir con la Ley de Conservación de la Masa, la ecuación debe estar balanceada (el número de átomos de los reactivos debe ser igual al de los productos).
• Coeficientes Estequiométricos: Números grandes escritos a la izquierda de cada fórmula química. Indican la cantidad de sustancia (moles o moléculas) que reaccionan o se producen.

5. Práctica de Laboratorio: Ley de Conservación de la Masa

• Fundamento (Lavoisier, 1785): "La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma". En un sistema cerrado, la masa total de los reactivos es exactamente igual a la de los productos.
• Comprobación experimental (Agua + Alka-Seltzer):

1. Masa Inicial: Se pesa todo en conjunto pero sin mezclar (envase + agua + tapa suelta + tableta al lado).
2. Masa Final (Sistema Cerrado): Se introduce la tableta y se tapa herméticamente al instante. Tras la efervescencia, se vuelve a pesar cerrado y el resultado es idéntico a la masa inicial (la masa se conserva ya que el gas no escapa).
3. Masa Abierto (Sistema Abierto): Se abre la tapa con cuidado dejando escapar el gas (CO₂) y se vuelve a pesar con la tapa a un lado. El peso disminuye; esta diferencia equivale exactamente a la masa del gas que se evaporó al entorno.