Conceptos Fundamentales de Química: Reacciones, Energía y Propiedades

Transformaciones de la Materia

La materia está en constante cambio, y estos cambios pueden clasificarse en dos tipos principales: físicos y químicos.

Cambio Físico y Químico

• Un cambio físico es una transformación de la materia que no altera su naturaleza ni genera nuevas sustancias. Por ejemplo, el agua que se congela o se evapora sigue siendo agua.
• Un cambio químico, por el contrario, implica una alteración en la naturaleza de la materia, generando nuevas sustancias con propiedades diferentes a las originales. Un ejemplo es la combustión de la madera, que se transforma en cenizas y gases.

Reacción Química: Definición y Componentes

Una reacción química es un proceso en el que las sustancias iniciales, denominadas reactivos, se transforman en otras diferentes, conocidas como productos.

Mecanismos de Reacción

Teoría de Colisiones

Esta teoría explica cómo ocurren las reacciones químicas a nivel molecular:

1. Las partículas de los reactivos están en continuo movimiento, chocando entre sí.
2. Solo cuando el choque entre las partículas se produce con la energía y orientación adecuadas, se considera un choque eficaz.
3. Solo tras un choque eficaz se rompen los enlaces entre los átomos de los reactivos. Los átomos libres se reorganizan y se enlazan, formando nuevos productos.

Conservación en Reacciones Químicas

En una reacción química, las sustancias (fórmulas químicas y, en muchos casos, el número de moléculas) cambian. Sin embargo, se conservan el número de átomos de cada elemento y la masa total.

Ley de Conservación de la Masa

Esta ley fundamental establece que en una reacción química, la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. Por ello, la masa total de los reactivos siempre coincide con la masa total de los productos.

Energía de Activación

La energía de activación es la energía mínima necesaria para romper los enlaces en los reactivos y dar inicio a una reacción. Es la razón por la que algunas reacciones requieren un aporte inicial de energía para comenzar, incluso si posteriormente desprenden más energía, como ocurre en las combustiones.

Energía en las Reacciones Químicas

Tipos de Reacciones según su Energía

Las reacciones químicas pueden clasificarse según el intercambio de energía con su entorno:

• Reacción exotérmica: Desprende energía en forma de calor o luz.
• Reacción endotérmica: Absorbe energía del entorno para poder llevarse a cabo.

Velocidad de las Reacciones Químicas

La velocidad de una reacción química es la rapidez con la que los reactivos se transforman en productos. Varios factores pueden influir significativamente en esta velocidad:

Factores que Afectan la Velocidad de Reacción

• La temperatura: Un aumento de la temperatura incrementa la energía cinética de las partículas de los reactivos, lo que lleva a más colisiones eficaces y, por ende, a una mayor velocidad de reacción.
• La concentración: Cuanto mayor sea la concentración de los reactivos, mayor será la probabilidad de colisiones entre sus moléculas, aumentando la velocidad de reacción.
• La superficie de contacto: Cuanto mayor sea la superficie de contacto de los reactivos (por ejemplo, al reducir el tamaño de las partículas sólidas), mayor será la posibilidad de interacción entre ellas, acelerando la reacción.
• Los catalizadores: Sustancias que aumentan la velocidad de una reacción química sin consumirse en el proceso. Lo logran facilitando el contacto entre las moléculas de los reactivos y, crucialmente, reduciendo la energía de activación. Son específicos para cada reacción.

Propiedades de Ácidos y Bases

Ácidos: Características Principales

Los ácidos son sustancias que presentan las siguientes propiedades:

• Sabor agrio.
• Disuelven metales desprendiendo hidrógeno (H₂).
• Disuelven mármol y cal desprendiendo dióxido de carbono (CO₂).
• Con agua de hervir lombarda (un indicador natural), se vuelven morados o rojos.

Bases: Características Principales

Las bases, también conocidas como álcalis, se caracterizan por:

• Sabor amargo y untuosas al tacto.
• Disuelven grasas (de ahí su uso común en productos de limpieza).
• Dañan la capa grasa de la piel.
• Con agua de hervir lombarda (un indicador natural), se vuelven verdes o azules.