Reacciones químicas y ecuaciones

La idea

Qué vas a aprender

• Qué pasa realmente en una reacción químicaconcepto

  Cuando el hierro se oxida, cuando la leche se corta o cuando quemás gas en la hornalla, no es que "algo desaparece" y "algo nuevo aparece de la nada". Lo que ocurre es un reordenamiento de átomos: las uniones (enlaces) entre los átomos de los reactivos se rompen, y esos mismos átomos se vuelven a unir de otra manera para formar los productos. Por eso una reacción química es distinta de un cambio físico (como derretir hielo): acá las sustancias que quedan al final tienen propiedades diferentes a las que había al principio, porque cambió su composición.

• La ecuación química: el lenguaje de la reacciónconcepto

  Una ecuación química representa la reacción con símbolos y fórmulas. Los reactivos se escriben a la izquierda, los productos a la derecha, separados por una flecha que indica "se transforma en":

  $$\text{reactivos} \rightarrow \text{productos}$$

  Por ejemplo, la combustión del metano (el gas que usás para cocinar):

  $$CH_4 + 2\,O_2 \rightarrow CO_2 + 2\,H_2O$$

  Los números grandes delante de una fórmula (los coeficientes) indican cuántas moléculas de esa sustancia participan. Nunca se tocan los subíndices de una fórmula (no se puede escribir $H_2O$ como $H_2O_2$ para "ajustar": esa es otra sustancia, agua oxigenada). Lo único que se ajusta son los coeficientes.

• Balancear una ecuación: contar átomosconcepto

  Balancear una ecuación significa ajustar los coeficientes hasta que la cantidad de átomos de cada elemento sea igual de los dos lados. Es aplicar la ley de conservación de la masa (Lavoisier, siglo XVIII): la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos, porque son los mismos átomos reorganizados.

  Tomemos la formación de agua a partir de hidrógeno y oxígeno:

  $$H_2 + O_2 \rightarrow H_2O$$

  Sin balancear, hay 2 átomos de oxígeno a la izquierda y solo 1 a la derecha: no puede ser, un átomo de oxígeno no puede desaparecer. Ajustando coeficientes:

  $$2\,H_2 + O_2 \rightarrow 2\,H_2O$$

  Ahora hay 4 átomos de hidrógeno y 2 de oxígeno de cada lado. La ecuación queda balanceada: describe fielmente que ningún átomo se perdió ni se creó.

• Tipos de reaccionesconcepto
  • Síntesis (o combinación): dos o más sustancias se unen para formar una sola más compleja. Esquema: $A + B \rightarrow AB$. Ejemplo: hidrógeno y oxígeno formando agua.
  • Descomposición: una sustancia se rompe en dos o más sustancias más simples, generalmente con energía (calor, luz o corriente eléctrica). Esquema: $AB \rightarrow A + B$. Ejemplo: el agua oxigenada que, con el tiempo o con luz, se descompone en agua y oxígeno.
  • Combustión: una sustancia (típicamente con carbono e hidrógeno, como un combustible) reacciona con oxígeno y libera energía en forma de calor y luz, produciendo generalmente dióxido de carbono y agua. Es la reacción detrás de la nafta que quema un auto, el gas de una hornalla o una fogata.

  Estos tres tipos no agotan todas las reacciones posibles, pero son los patrones básicos que permiten empezar a leer y clasificar lo que ocurre en una ecuación.

• Por qué importa pensar en átomos y no en "sustancias mágicas"concepto

  Interpretar una reacción como reordenamiento de átomos —y no como una transformación misteriosa— es lo que permite predecir cantidades (cuánto producto vas a obtener), explicar por qué se conserva la masa y entender fenómenos cotidianos: por qué al quemar algo el humo "pesa" en realidad lo mismo (contando el oxígeno que se sumó) que lo que quemaste, o por qué en el laboratorio hay que medir con cuidado las proporciones de reactivos.

Ejemplos resueltos

• Por ejemplo, la combustión del metano (el gas que usás para cocinar):
• - Síntesis (o combinación): dos o más sustancias se unen para formar una sola más compleja. Esquema: $A + B \rightarrow AB$. Ejemplo: hidrógeno y oxígeno formando agua. - Descomposición: una sustancia se rompe en dos o más sustancias más simples, generalmente con energía (calor, luz o corriente eléctrica). Esquema: $AB \rightarrow A + B$. Ejemplo: el agua oxigenada que, con el tiempo o con luz, se descompone en agua y oxígeno. - Combustión: una sustancia (típicamente con carbono e hidrógeno, como un combustible) reacciona con oxígeno y libera energía en forma de calor y luz, produciendo generalmente dióxido de carbono y agua. Es la reacción detrás de la nafta que quema un auto, el gas de una hornalla o una fogata.

Errores comunes

• "En una reacción se pierde o se crea materia".

  No: los átomos se conservan siempre. Lo que parece "desaparecer" (como un gas que se escapa) sigue siendo materia, solo que cambió de estado o forma.

  Cómo corregirlo: No: los átomos se conservan siempre. Lo que parece "desaparecer" (como un gas que se escapa) sigue siendo materia, solo que cambió de estado o forma.

• "Para balancear se pueden cambiar los subíndices de una fórmula".

  Nunca. Cambiar un subíndice cambia la identidad de la sustancia (agua deja de ser agua). Solo se ajustan los coeficientes.

  Cómo corregirlo: Nunca. Cambiar un subíndice cambia la identidad de la sustancia (agua deja de ser agua). Solo se ajustan los coeficientes.

• "Una ecuación balanceada significa que hay la misma cantidad de moléculas de cada lado".

  No necesariamente: lo que se iguala es la cantidad de átomos de cada elemento, no el número total de moléculas.

  Cómo corregirlo: No necesariamente: lo que se iguala es la cantidad de átomos de cada elemento, no el número total de moléculas.

• "Toda reacción con oxígeno es una combustión".

  No toda reacción con oxígeno libera calor y luz de forma notoria; la combustión es un tipo particular, generalmente de sustancias con carbono e hidrógeno (combustibles).

  Cómo corregirlo: No toda reacción con oxígeno libera calor y luz de forma notoria; la combustión es un tipo particular, generalmente de sustancias con carbono e hidrógeno (combustibles).

• "Síntesis y descomposición son opuestas y no se relacionan".

  En realidad muchas veces una es la reacción inversa de la otra: lo que se sintetiza en un sentido puede descomponerse en el sentido contrario bajo otras condiciones.

  Cómo corregirlo: En realidad muchas veces una es la reacción inversa de la otra: lo que se sintetiza en un sentido puede descomponerse en el sentido contrario bajo otras condiciones.

En resumen