Reacciones Químicas: Explosiones, Gases y Teoría Atómico-Molecular

Reacciones Explosivas

Una explosión se produce cuando una combustión ocurre en muy poco tiempo, generando una gran cantidad de CO₂ y H₂O gaseosos. Este proceso da lugar a un gran aumento de presión.

La Pólvora: Un Explosivo

La pólvora es un explosivo porque es una mezcla de nitrato de potasio, azufre y carbono en proporciones adecuadas. Cuando se produce la reacción de estas sustancias, se generan otras sustancias, entre las que se encuentran N₂ y CO₂, que son gaseosas a la temperatura de la reacción. A partir de 10g de pólvora, se ocupan 30L de gases. Dentro de un arma en la que se produce un disparo, estos gases ocupan un volumen mucho más pequeño, encontrándose muy comprimidos, lo que les permite empujar con mucha fuerza una bala.

El Airbag

Para que se infle la bolsa del airbag, se necesita un gas. Este gas se produce mediante la reacción de la azida de sodio (NaN₃), un compuesto sólido que se descompone al calentarse, dando lugar a sodio y N₂. Son suficientes 65g de este producto para producir unos 35L de N₂. Esta reacción se lleva a cabo en centésimas de segundo. El sistema es más complejo, ya que es necesario calentar la azida de sodio y eliminar el sodio, que es un producto peligroso. Esto se lleva a cabo utilizando otras reacciones químicas auxiliares.

Teoría Atómico-Molecular (TAM)

Las moléculas de las sustancias están formadas por partículas más pequeñas llamadas átomos. Para explicar las sustancias que existen en la naturaleza, los científicos han supuesto que existen unas 90 clases diferentes de átomos. Llamamos elemento químico a cada clase de átomo.

• Cuando una sustancia es simple: todos los átomos que forman sus moléculas son iguales.
• Cuando una sustancia es compuesta: sus moléculas están formadas por al menos dos clases de átomos.

Ejemplos de Volumen

• Aumenta: 1cm³ de clorato de potasio (KClO₃) se convierte en 1L de O₂ gaseoso.
• Disminuye: 10L de dihidrógeno con 5L de dioxígeno producen 0,008L de agua.

Interpretación Teórica de las Reacciones Químicas

Según la TAM, una reacción química consiste en la ruptura de las moléculas de las sustancias iniciales (reactivos), uniéndose los átomos de otra forma, creando nuevas moléculas que corresponden a las sustancias que aparecen al final (productos). La Teoría de las Colisiones Moleculares (TCM) interpreta las reacciones químicas suponiendo que las moléculas se "rompen" cuando chocan entre sí. Sin embargo, no siempre que dos moléculas chocan se produce su ruptura y la correspondiente recombinación de átomos. Para que se rompan las moléculas iniciales y se puedan formar nuevas moléculas, es necesario que el choque sea suficientemente fuerte y que se produzca con la orientación adecuada.

Interpretación de la Conservación de la Masa y la No Conservación del Volumen

Según la TAM, en los productos de la reacción química hay los mismos átomos de cada elemento que había en los reactivos, ya que se les supone indestructibles. En las nuevas moléculas, los átomos se organizan de manera distinta a como estaban inicialmente. La masa de las sustancias es igual a la suma de las masas de todos los átomos; por lo tanto, la suma de las masas de los productos es igual a la suma de las masas de los reactivos. Sin embargo, como la disposición de las moléculas de los productos es distinta a la de los reactivos, puede cambiar la distancia entre ellos, ocupando un volumen diferente. El volumen de los productos no tiene por qué ser igual al de los reactivos.

En las Reacciones Químicas

• Coeficiente estequiométrico: Representa la proporción en que reaccionan las moléculas de los reactivos y las moléculas que se obtienen de productos.
• Subíndice de las fórmulas: Representa la proporción de los átomos que forman las moléculas de las sustancias.