Cambios químicos y conservación de la masa

La idea

Qué vas a aprender

• Cambio físico vs. cambio químicoconcepto

  Cuando el agua se congela o el azúcar se disuelve en la leche, las sustancias siguen siendo las mismas por dentro: es un cambio físico, reversible en general, donde solo cambia el estado o la forma. En cambio, cuando se quema un papel, se oxida un clavo o se cocina un huevo, aparecen sustancias con propiedades nuevas —otro color, otro olor, ya no se puede "deshacer" el proceso fácilmente—. Ahí hubo un cambio químico: las moléculas originales se rompieron y sus átomos se reorganizaron en moléculas distintas.

• Qué pasa a nivel de partículasconcepto

  La teoría atómico-molecular dice que toda la materia está formada por átomos que se agrupan en moléculas. En un cambio químico, las uniones entre los átomos de los reactivos se rompen y esos mismos átomos se vuelven a unir de otra manera para formar los productos. Nada se pierde: los átomos que había al principio son exactamente los mismos que hay al final, solo que agrupados distinto. Por eso conviene pensar el cambio químico como un "reacomodo de piezas", no como una desaparición ni una creación de materia.

• La ley de conservación de la masaconcepto

  Antoine Lavoisier, a fines del siglo XVIII, mostró con balanza que en un sistema cerrado (donde nada entra ni sale) la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. Esto se conoce como ley de conservación de la masa: la materia no se crea ni se destruye en una reacción química, solo se transforma. Un ejemplo que suele confundir: si quemás un pedazo de madera y las cenizas pesan menos que la madera original, no es que "se perdió masa" — es que buena parte de los productos (gases como el dióxido de carbono y el vapor de agua) se escapó al aire. Si pudieras pesar todo lo que sale (cenizas + gases), la masa total coincidiría con la de la madera más el oxígeno que se consumió.

• El lenguaje simbólico: fórmulas y ecuaciones químicasconcepto

  Para comunicar un cambio químico sin escribir un párrafo entero, la química usa fórmulas (que representan una sustancia con símbolos de elementos, como $\text{H}_2\text{O}$ para el agua) y ecuaciones químicas, que representan la reacción completa. Por ejemplo, la formación del agua a partir de hidrógeno y oxígeno se escribe:

  $$2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$$

  A la izquierda de la flecha van los reactivos (lo que había antes), a la derecha los productos (lo que queda después). Los números grandes delante de cada fórmula (coeficientes) indican cuántas moléculas de cada sustancia participan, y se ajustan (se "balancean") justamente para que haya el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados de la flecha: es la forma simbólica de mostrar que la masa se conserva.

• Ejemplos cotidianosconcepto

  La herrumbre de un portón (el hierro que reacciona con el oxígeno del aire y forma óxido), la combustión del gas en la hornalla, la digestión de un alimento o el bicarbonato con vinagre que "hace espuma" en una experiencia de aula son todos cambios químicos: en cada caso se forman sustancias nuevas, aunque en todos los casos la masa total del sistema (contando todo lo que entra y sale) se mantiene constante.

Ejemplos resueltos

• Antoine Lavoisier, a fines del siglo XVIII, mostró con balanza que en un sistema cerrado (donde nada entra ni sale) la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. Esto se conoce como ley de conservación de la masa: la materia no se crea ni se destruye en una reacción química, solo se transforma. Un ejemplo que suele confundir: si quemás un pedazo de madera y las cenizas pesan menos que la madera original, no es que "se perdió masa" — es que buena parte de los productos (gases como el dióxido de carbono y el vapor de agua) se escapó al aire. Si pudieras pesar todo lo que sale (cenizas + gases), la masa total coincidiría con la de la madera más el oxígeno que se consumió.
• Para comunicar un cambio químico sin escribir un párrafo entero, la química usa fórmulas (que representan una sustancia con símbolos de elementos, como $\text{H}_2\text{O}$ para el agua) y ecuaciones químicas, que representan la reacción completa. Por ejemplo, la formación del agua a partir de hidrógeno y oxígeno se escribe:
• La herrumbre de un portón (el hierro que reacciona con el oxígeno del aire y forma óxido), la combustión del gas en la hornalla, la digestión de un alimento o el bicarbonato con vinagre que "hace espuma" en una experiencia de aula son todos cambios químicos: en cada caso se forman sustancias nuevas, aunque en todos los casos la masa total del sistema (contando todo lo que entra y sale) se mantiene constante.

Errores comunes

• "Si algo se quema y pesa menos, se perdió masa".

  No se pierde: parte de los productos se va como gas al aire y no se está pesando. Contando todo, la masa se conserva.

  Cómo corregirlo: No se pierde: parte de los productos se va como gas al aire y no se está pesando. Contando todo, la masa se conserva.

• "En un cambio químico se crean átomos nuevos".

  Los átomos no se crean ni se destruyen: solo se reordenan en moléculas distintas.

  Cómo corregirlo: Los átomos no se crean ni se destruyen: solo se reordenan en moléculas distintas.

• "Cambio físico y cambio químico son lo mismo si algo se ve distinto".

  El aspecto puede cambiar en ambos casos; lo que define al cambio químico es que aparecen sustancias con identidad diferente (otra composición), no solo otra forma o estado.

  Cómo corregirlo: El aspecto puede cambiar en ambos casos; lo que define al cambio químico es que aparecen sustancias con identidad diferente (otra composición), no solo otra forma o estado.

• "Los coeficientes de una ecuación química son iguales a los subíndices de la fórmula".

  Son cosas distintas: el subíndice (como el 2 en $\text{H}_2\text{O}$) indica cuántos átomos hay dentro de una molécula; el coeficiente indica cuántas moléculas de esa sustancia participan en la reacción.

  Cómo corregirlo: Son cosas distintas: el subíndice (como el 2 en $\text{H}_2\text{O}$) indica cuántos átomos hay dentro de una molécula; el coeficiente indica cuántas moléculas de esa sustancia participan en la reacción.

• "Balancear una ecuación es solo un ejercicio matemático sin sentido real".

  Balancear es la forma simbólica de expresar la conservación de la masa: cada balanceo representa un hecho físico real, no un juego de números.

  Cómo corregirlo: Balancear es la forma simbólica de expresar la conservación de la masa: cada balanceo representa un hecho físico real, no un juego de números.

En resumen