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Estudiando los cambios químicos: cómo, cuándo y dónde suceden

El planeta tierra está lleno de cambios, de hecho, la vida en la tierra no sería posible si no se dieran estos cambios naturales que permiten que se de la vida en el planeta tierra. Para la mayor comprensión y facilidad de estudio, los seres humanos nos vemos obligados a clasificar todo lo que nos rodea, así mismo sucede con los cambios que se dan en la naturaleza. Los cambios y transformaciones han sido agrupados dependiendo de la manera en que se dan y de las características que provocan el cambio y los resultados del mismo.

Una de estas transformaciones son los llamados cambios químicos los cuales tienen una importancia enorme el la preservación de la vida y en las actividades humanas.

cambios químicos

Concepto de cambio químico

Un cambio químico o una reacción química es un proceso que involucra la termodinámica de dos o más sustancias físicas, las cuales reaccionan para al final obtener un producto completamente nuevo derivado de las dos sustancias originales. Durante este proceso de cambio químico los elementos o compuestos involucrados, cambian su estructura molecular y las enlaces que los caracterizan.

Diferencias con el cambio físico

Algunas veces se tiende a confundir un cambio químico con un cambio físico, para dejar claro cual es la diferencia entre ambos cambios debemos dar una pequeña definición.

El cambio físico es aquel en el que la materia no altera su estructura molecular y solo representa una transformación física como la deformación o la puesta en movimiento.

Entonces podemos entender que, a diferencia de los cambios químicos, los cambios físicos no producen una sustancia nueva a partir de otras sustancias, solo representa modificaciones en donde la sustancia o las sustancias originales permanecen iguales a nivel molecular.

Tipos de reacciones químicas

Existe una cantidad importante de reacciones químicas por los cuál es necesario separarlas y agruparlas por características comunes y de esa manera facilitar su estudio y comprensión.

Reacciones de química inorgánica

A continuación, podremos ver los principales tipos de reacciones químicas inorgánicas.

Reacciones según su estructura:

  • De síntesis o combinación: Es cuando las sustancias originales (reactivos) forman una nueva sustancia al combinarse.
  • De descomposición: Es cuando el compuesto puede sufrir una separación de las sustancias que lo componen, utilizando un reactivo o no.
  • De desplazamiento o sustitución: Ocurre cuando los compuestos químicos que conforman la reacción se combinan intercambiándose entre sí.

Reacciones según la energía que se intercambia:

  • Intercambio en forma de calor: Esta se divide a su vez en reacciones exotérmicas y reacciones endotérmicas.
  • Reacciones exotérmicas: Son aquellas que emiten calor al reaccionar.
  • Reacciones endotérmicas: Son reacciones que necesitan absorber calor para poder reaccionar
  • Reacciones exoluminosas: Son aquellas reacciones que al consumarse emiten luz.
  • Reacciones endoluminosas: Este tipo de reacciones necesitan luz para poder llevarse a cabo.
  • Reacciones exoeléctricas: Se nombra de esta manera a las reacciones que son capaces de generar energía eléctrica al ambiente.
  • Reacciones endoeléctricas: Son las que necesitan absorber energía eléctrica para llevar a cabo su reacción.

Reacciones según las partículas que intercambian:

  • Reacciones ácido– base: Este tipo de reacciones tiene la particularidad de intercambiar protones entre las sustancias que la componen.
  • Reacciones de oxidación – reducción: Es un tipo de reacción donde el intercambio que se da entre los elementos de la misma son los electrones.

Reacciones de química orgánica

Este tipo de reacciones se caracteriza por utilizar de base que hallan su clasificación, reactividad y propiedades en el grupo funcional en el que se encuentran agrupados.

Factores que influyen en la velocidad de las reacciones químicas

Existen algunos factores o elementos que puede llegar a influir en la manera en que se desarrolla un cambio químico, algunos son propias de las sustancias involucradas y algunos otros factores son externos.

  • Naturaleza de la reacción: Esto quiere decir que cada elemento o sustancia que conforma la reacción, tiene características que pueden hacer que la reacción se efectúe de una manera más rápida.
  • Concentración: Quiere decir que mientras más concentrados estén las sustancias a utilizarse, la reacción será mucho más rápida que al usar sustancias con bajas concentraciones.
  • Presión: Por ejemplo, las reacciones gaseosas, tienden a reaccionar de manera más acelerada cuando se dan en ambientes con presiones altas.
  • Orden: Aunque no lo parezca es un factor muy importante a tomar en cuenta, ya que, de el puede depender como afecta la concentración y la presión a la velocidad de la reacción.
  • Temperatura: Las temperaturas altas son responsables de que una reacción se efectúe de una manera más acelerada, esto se debe a que el calor provee de energía al sistema.

Esta explicación es bastante general, si estudiamos de manera más detallada este factor, nos damos cuenta que efectivamente el calor aporta energía a las sustancias a reaccionar provocando que las partículas se muevan con mayor libertad, provocando de esta manera que haya mayor cantidad de choques o colisiones entre las partículas de las sustancias.

En las reacciones químicas mientras mayor cantidad de colisiones entre partículas haya, mayor será la velocidad de la reacción.

  • Solvente: Las propiedades de los solventes ejercen efecto y pueden influir en la reacción, al igual que las fuerzas iónicas.
  • Radiación electromagnética e intensidad de luz: La radiación electromagnética afecta de manera bastante parecida la velocidad de las reacciones. Al ser energía, esta genera más colisiones entre partículas.
  • Catalizador: Su utilización aumenta la velocidad del cambio químico al proveer una menor energía de activación y una trayectoria alternativa a las sustancias.
  • Mezclado: La forma en que se mezclan las sustancias puede influir de manera importante en la velocidad con que ocurre la reacción química.

cambios químicos

Algunas reacciones o cambios químicos que podemos observar en la vida cotidiana

En general, durante nuestra vida y cuando realizamos nuestras actividades diarias, muy pocas veces nos fijamos en los cambios y transformaciones que se dan en la naturaleza y a nuestro alrededor. Lo mismo sucede con los cambios químicos, muchos de ellos están justo en frente de nosotros y no somos capaces de identificarlos.

A continuación, veremos algunos cambios químicos que observamos durante nuestra rutina pero que no los detectamos fácilmente.

  • El óxido: Es uno de los ejemplos de cambios químicos más comunes que podemos encontrar. Este se genera por la reacción entre el hierro y el oxígeno, generando una capa rojiza sobre el hierro.
  • Encender un fósforo: Esto genera una reacción que se lleva a cabo por la energía que provee el calor al frotar el fósforo.
  • La cocción de un pastel: Al agregar calor a las sustancias de la mezcla, se genera un cambio químico que es el responsable de que el pastel sufra un proceso de cocción.
  • El moho en algunos alimentos: Cuando vemos la aparición de el moho sobre algún alimento que no fue conservado, allí presenciamos una serie de sustancias que sufrieron un cambio químico.
  • El burbujeo de bebidas gaseosas: observamos un cambio químico en ellas cuando comienzan a burbujear, ya que, quiere decir que el acido carbónico se rompe, liberando dióxido de carbono.
  • El cambio de color en las hojas: La fotosíntesis en sí misma, representa una reacción química que es responsable de la coloración verde de las hojas, cuando el color cambia es debido a un cambio químico.

Sucede que la clorofila es la que da esa tonalidad verde a las hojas de los árboles, pero existen en ellas otras sustancias como lo son los carotenoides y las antocianinas; estas sustancias tienen otras pigmentaciones (amarillas y rojas).

Cuando llegan las estaciones en que la temperatura comienza a bajar, las plantas dejan de producir la clorofila, detienen el proceso de la fotosíntesis, dejando de esta manera sólo las otras sustancias que entregan las nuevos colores anaranjados y marrones a las hojas.

  • Cambio de color en las frutas: Cuando le quitamos la cascara a alguna fruta y ésta cambia de color, estamos presenciando un cambio químico.

Esto se debe a la oxidación que se produce a causa de la mezcla de algunas sustancias que producen las frutas con el oxígeno.

  • Al quemar un papel: Cuando quemamos papel, podemos observar un cambio químico, debido a que la sustancia inicial (el papel) sufre una reacción que lo transforma en cenizas, vapor de agua y dióxido de carbono.

Como hemos podido constatar, a nuestro al rededor siempre se están dando una serie de transformaciones naturales, entre ellas, muchos cambios y reacciones químicas, las cuales muchas veces somos incapaces de percibir.

Es de suma importancia destacar que todos los cambios naturales son indispensables para la supervivencia de todas las especies (como ya se mencionó) y los cambios químicos además de tener esta misma importancia, también juegan un papel muy importante en el desarrollo de muchas actividades humanas.

En la industria podemos observar muchos cambios químicos necesarios para producir muchos de los productos y servicios que necesitamos o que consideramos como necesarios tanto para nuestra supervivencia, como para el mejoramiento de nuestra calidad de vida.

Sin la manipulación de las reacciones químicas sería imposible que los humanos pudiéramos llegar a desarrollar la mayoría de las herramientas, productos, servicios y comodidades que podemos observar en la actualidad y aún, en el pasado.