Tipos de reacciones químicas
En esta sección utilizaremos frases como «desplazamientos a la derecha» o «desplazamientos a la izquierda». Cuando un equilibrio se desplaza hacia la derecha, produce más producto que antes de lo que provocó el desplazamiento. Lo contrario ocurre cuando se desplaza hacia la izquierda (hacia los reactivos).
Piensa en una masa suspendida de un muelle. Cuando estiramos el muelle para alejarlo de su posición de equilibrio (un equilibrio perfecto entre la fuerza gravitatoria que tira de la masa hacia abajo y la fuerza de tracción del muelle), una fuerza restauradora intenta tirar de él hacia el equilibrio. Cuando el muelle se comprime, otra fuerza restauradora intenta extenderlo hacia el equilibrio (EQ en la animación).
He puesto este muelle de lado para que la gravedad tenga que trabajar en la dirección izquierda-derecha, pero se entiende la idea. Las reacciones químicas se comportan de forma muy parecida: Dependiendo de la perturbación del equilibrio, el sistema se ajustará en la dirección de recuperar el equilibrio.
Lo que queremos entender aquí es cuál es el efecto de cambiar la concentración de un componente de la reacción sobre todos los demás. Empecemos de forma muy sencilla con una reacción reversible que convierte alguna molécula A en B y B de nuevo en A:
Flecha de reacción
Este es un laboratorio de indagación abierta que puede realizarse en aproximadamente 15-20 minutos con unos pocos materiales domésticos. Ilustra de forma dramática, pero sencilla, la condición del cambio de color y la formación de gas (burbujas) como resultado de un cambio químico.
Esta actividad sería apropiada para unos pocos estudiantes hasta 30-35. La única limitación sería el espacio en el escritorio y las probetas graduadas. Todo lo demás puede obtenerse en una tienda de comestibles. El laboratorio es de indagación y puede utilizarse para introducir los conceptos del cambio químico. También puede utilizarse para demostrar los cambios químicos de color y burbujas. Es un laboratorio que toma aproximadamente 15-20 minutos de tiempo de clase para hacer. También se necesitarán entre 15 y 20 minutos para registrar las observaciones y responder a las preguntas, así como tiempo adicional para el montaje y la limpieza. El tiempo necesario para ello dependerá del número de niños que realicen el laboratorio. Puede hacerse individualmente o en grupos de dos. Si es necesario, se puede hacer con grupos más grandes, pero es mucho más divertido con uno o dos alumnos. El único equipo especial que se necesitará son las probetas graduadas. Es útil si los alumnos han estudiado los cambios físicos, pero no es necesario. Este laboratorio puede utilizarse como juego anticipatorio o como ejemplo de cambios químicos en los materiales. Los niños pueden hacer el laboratorio y luego aprender por qué se produjeron los cambios, o pueden utilizarlo para demostrar los conceptos aprendidos. Esta actividad puede utilizarse en casi cualquier entorno. Materia: Química:Química generalTipo de recurso: Actividades:Actividad de laboratorioNivel de grado: Medio (6-8)Descripción y material didáctico
Ecuación de reacción
¿Qué le ocurre a la materia cuando sufre cambios químicos? La ley de conservación de la masa dice que «los átomos no se crean ni se destruyen durante ninguna reacción química». Por tanto, después de una reacción está presente el mismo conjunto de átomos que antes de la misma. Los cambios que se producen durante una reacción sólo implican la reordenación de los átomos. En esta sección hablaremos de la estequiometría (la «medida de los elementos»).
Como se muestra en la Figura \N(\PageIndex{1}), al aplicar una pequeña cantidad de calor a un montón de polvo de dicromato de amonio de color naranja, se produce una vigorosa reacción conocida como el volcán de dicromato de amonio. Se produce calor, luz y gas mientras se forma un gran montón de óxido de cromo (III) verde y esponjoso. Esta reacción se describe con una ecuación química, una expresión que da las identidades y cantidades de las sustancias en una reacción química.
Figura \N(\NIndiceDePágina{1}): Un volcán de dicromato de amonio: Cambio durante una reacción química. El material de partida es dicromato de amonio sólido. Una reacción química lo transforma en óxido de cromo (III) sólido, representado mostrando una parte de su estructura encadenada, gas nitrógeno y vapor de agua (además, se libera energía en forma de calor y luz). Durante la reacción, la distribución de los átomos cambia, pero el número de átomos de cada elemento no cambia. Como el número de cada tipo de átomo es el mismo en los reactivos y en los productos, la ecuación química está equilibrada. (CC BY-SA 3.0; Mikk Mihkel Vaabel vía Wikipedia). Vea el vídeo aquí: www.youtube.com/watch?v=CW4hN0dYnkM
Cómo equilibrar las ecuaciones químicas
El transbordador espacial -y cualquier otro sistema basado en cohetes- utiliza reacciones químicas para impulsarse al espacio y maniobrar cuando se pone en órbita. Los cohetes que elevan el orbitador son de dos tipos diferentes. Los tres motores principales se alimentan mediante la reacción del hidrógeno líquido con el oxígeno líquido para generar agua. Luego están los dos cohetes impulsores sólidos, que utilizan una mezcla de combustible sólido que contiene principalmente perclorato de amonio y aluminio en polvo. La reacción química entre estas sustancias produce óxido de aluminio, agua, gas nitrógeno y cloruro de hidrógeno. Aunque los cohetes propulsores sólidos tienen una masa significativamente menor que los tanques de oxígeno e hidrógeno líquidos, proporcionan más del 80% de la sustentación necesaria para poner el transbordador en órbita, todo ello gracias a las reacciones químicas.
La química se basa en gran medida en los cambios químicos. De hecho, si no hubiera cambios químicos, la química como tal no existiría. Los cambios químicos son una parte fundamental de la química. Dado que los cambios químicos son tan importantes, no es de extrañar que la química haya desarrollado algunas formas especiales de presentarlos.
Bienvenid@, soy Patricia Gómez y te invito a leer mi blog de interés.
