6.1. Los cambios químicos

Un cambio químico es aquel en el que tiene lugar la aparición de sustancias nuevas que no estaban presentes antes de iniciarse el cambio.

Para saber si en un proceso está teniendo lugar algún cambio químico debemos observar fenómenos como:

• Desprendimiento de un gas. Las nuevas sustancias que aparecen pueden ser gaseosas, observándose unas burbujitas durante el cambio.

• Cambio de color. Las nuevas sustancias pueden tener un color diferente a las iniciales.

• Intercambio de energía térmica. En todos los cambios químicos tiene lugar un intercambio de energía, que puede manifestarse como un enfriamiento o un calentamiento del medio de reacción.

• Liberación de energía en forma de luz. Algunas reacciones químicas dan lugar a fenómenos luminosos.

Una reacción química tiene lugar cuando las sustancias de partida, llamadas reactivos, se transforman en otras sustancias nuevas, llamadas productos.

Un ejemplo de reacción química es la combustión del gas natural, formado principalmente por metano, cuya fórmula química es CH4. Para que tenga lugar la combustión del metano, este debe combinarse con oxígeno (si no hay oxígeno, no hay combustión). Después de la combinación, el resultado es Dióxido de Carbono, CO2, y Agua, H2O. El esquema podría ser el siguiente:

Podemos preguntarnos ¿por qué juntando metano con oxígeno, y dándole una chispa, se forma dióxido de carbono y agua que son sustancias completamente distintas? La respuesta es la siguiente:

En una reacción química, la aparición de nuevas sustancias es consecuencia de una reordenación de los átomos que forman los reactivos para formar los productos.

Fíjate en el siguiente dibujo cómo se produce la reordenación. Si te fijas bien, se juntan dos moléculas de oxígeno, con una molécula de metano, y forman una molécula de dióxido de carbono y dos moléculas de agua.

Observa también como hay igual número de bolitas de color rojo al principio y al final de la reordenación. Y lo mismo sucede con la bolita negra y las bolitas grises.

Según cómo se reagrupen los átomos durante su transformación, las reacciones pueden ser:

En toda reacción química se produce un intercambio de energía entre las sustancias que intervienen y el medio:

La velocidad de una reacción química puede definirse como la velocidad con la que desaparecen los reactivos; o la velocidad con la que aparecen los productos.

Para que tenga lugar una reacción química debe producirse un encuentro entre las partículas de reactivos, por lo que la velocidad aumentará si aumentamos los factores para que esos encuentros sean más rápidos. Estos factores son:

Reflexionemos sobre este ejemplo.

Imagina que los alumnos de una clase son moléculas y están dentro de un aula sin pupitres, siendo el aula el medio de reacción. En medio de la clase, soltamos a 10 alumnos con los ojos tapados, que deben moverse aleatoriamente por la clase, de manera que cuando chocan con una pared, cambian su dirección hasta que choquen con otro alumno. Cuando chocan con otro alumno, reaccionan.

• ¿Si los alumnos se mueven más rápidamente (lo que sería más temperatura si hablásemos de moléculas), aumentará la velocidad con la que estos choquen?

• ¿Si en lugar de 10 alumnos, soltamos 25 alumnos en la clase (que sería una concentración mayor), aumenta la velocidad con la que estos van a chocar?

Una ecuación química es una expresión de una reacción química. Consta de dos partes: a la izquierda se escriben las fórmulas químicas de las sustancias reactivo separadas por un signo “+” y a la derecha se escriben las fórmulas químicas de las sustancias productos, igualmente separadas por un signo “+”. Delante de cada fórmula puede, o no, haber un número, llamado coeficiente estequiométrico, que indica el número de moléculas de cada sustancia que interviene en la reacción.

Volviendo a la reacción de combustión del metano, vimos que 1 molécula de metano, reaccionaba con 2 moléculas de oxígeno, y formaba 1 molécula de dióxido de carbono y 2 moléculas de agua. Escrito en forma de ecuación química será:

Observa que los números escritos delante de las fórmulas químicas corresponden el número de moléculas que hay en la reacción, salvo cuando el número de moléculas es 1, que no se escribe. Cuando estos números están bien puestos, se dice que la ecuación química está ajustada, cumpliéndose que el número de átomos de un mismo elemento en la parte de los reactivos sea igual al número de átomos de ese elemento en la parte de los productos.

Vamos a comprobar cual de las siguientes ecuaciones químicas está bien ajustada, para ello vamos a rellenar la tabla contando los átomos de cada elemento en los reactivos y en los productos: