En tu clase de ciencias, es posible que hayas oído hablar de los cambios químicos y físicos. Pero, ¿sabes cómo diferenciar entre los dos? La respuesta radica en si un cambio en una sustancia resulta o no en la reorganización de sus moléculas.
En este artículo, definiremos químicos y físicos y cambios. Luego, veremos ejemplos específicos de cambios químicos y ejemplos de cambios físicos para comprender mejor sus diferencias y similitudes.
¡Entonces empecemos!
Cuando el helado se derrite (y pasa de sólido a líquido), sufre un cambio físico.
Definición de cambio físico
Primero, hablemos de los cambios físicos en la química. Un cambio físico ocurre cuando una sustancia u objeto cambia su apariencia, fase o se usa en una mezcla. Más importante, un cambio físico no cambia la estructura molecular de una sustancia. Y puede revertir un cambio físico para recuperar toda la materia original, incluso si no se ve exactamente igual. En otras palabras, en los cambios físicos, las moléculas de antes y después del cambio permanecen iguales.
¿Cuál es un ejemplo de un cambio físico? Cosas como cortar una hoja de papel por la mitad, congelar agua en hielo o doblar algunos de los cubiertos favoritos de tu mamá (¡no hagas eso!) son todos cambios físicos. Eso es porque los cambios físicos solo afectan las propiedades físicas de una sustancia, no la composición de sus moléculas.
¿Todavía no está seguro de lo que constituye un cambio físico? No se preocupe: profundizaremos en más ejemplos de cambios físicos en solo un minuto.
Cuando los leños se queman, sufren un cambio químico.
Definición de cambio químico
A diferencia de, un cambio químico tiene lugar cuando las moléculas de la sustancia original se separan y se vuelven a juntar en nuevas combinaciones que son diferentes de las combinaciones originales. Además, la materia original no se puede recuperar. Y a diferencia de los cambios físicos, estos cambios generalmente usan mucha más energía, como calor y luz, porque los enlaces moleculares deben romperse para reorganizarlos.
Entonces, ¿cuál es un ejemplo de un cambio químico? Algunos ejemplos de cambios químicos incluyen la quema de un trozo de papel, la oxidación de un clavo o la cocción de un pastel. Al igual que los cambios físicos, está bastante claro que la forma en que estas cosas comienzan y terminan es bastante diferente: una uña brillante se vuelve naranja con el óxido y la masa húmeda se convierte en un postre delicioso. Las razones por las que estos son cambios químicos es que el cambio ocurre a nivel molecular. Dicho de otra manera, el objeto con el que comienzas y el objeto con el que terminas son sustancias completamente diferentes.
Entonces, veamos algunos ejemplos más de cambios físicos y químicos para comprender mejor las diferencias y similitudes entre los dos.
Cuando este mazo golpea el huevo, el huevo sufrirá un cambio físico (muy complicado). (PD: ¡No intentes esto en casa!)
Ejemplos de cambios físicos
Anteriormente hablamos de algunos ejemplos de cambios físicos y químicos. Pero a veces puede ser difícil diferenciar un cambio físico de un cambio químico. Esto es especialmente cierto cuando los cambios físicos requieren o gastan energía. Lo importante a recordar es que en un cambio físico, las moléculas siguen siendo las mismas.
Veamos tres ejemplos diferentes de cambios físicos para comprender mejor esta idea.
Ejemplo 1: Cambios de fase
Los cambios de fase implican cambios de tamaño, volumen y densidad. Por ejemplo, cuando conviertes el agua en hielo o vapor, esto se denomina cambio de fase. Esto es porque el agua tiene 3 fases: sólido (hielo), líquido (agua) y gas (vapor o vapor).
Puede parecer que algunas de las moléculas de agua se pierden durante cada cambio de fase: el cubo de hielo se vuelve más pequeño y el vapor parece desaparecer en el aire. Sin embargo, en cada una de estas tres etapas, las moléculas de agua permanecen iguales. Y si tuviera que enfriar el vapor, se reformaría en agua. Enfriarlo lo suficiente, y se convertiría de nuevo en hielo. Habría la misma cantidad de átomos de hidrógeno y oxígeno en el cubo de hielo que en el vapor, y estos átomos permanecerán en la misma forma molecular en todas las etapas.
Echemos un vistazo más de cerca a lo que sucede a nivel molecular. El vapor está compuesto de H20 al igual que el cubo de hielo. La única diferencia entre el vapor y el hielo es que las moléculas individuales se han separado en vapor debido a la aplicación de calor. Mientras tanto, en el hielo, las moléculas se agrupan más juntas debido a la ausencia de calor. Aunque estos cambios de fase requieren energía para ser expulsada (reacciones exotérmicas) o aplicada (reacciones endotérmicas), el número de átomos y la forma de las moléculas en la sustancia permanece igual. ¡Eso es lo que lo convierte en un cambio físico!
Ejemplo 2: cambios en tamaño y forma
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Como mencionamos anteriormente, los cambios físicos tienen que ver con si las moléculas permanecen iguales o no. Cuando un objeto sufre un cambio físico, puede adquirir un tamaño y una forma diferentes siempre que su composición permanezca igual.
Esto es lo que queremos decir: si alguna vez ha dejado caer un trozo de vidrio al suelo, sabe que se romperá y explotará en un millón de pedazos. Si realmente quisieras, una vez que hayas barrido todo ese vidrio en tu recogedor, probablemente podrías volver a armarlo (aunque tomaría mucho tiempo y paciencia). Esta también es una reacción física porque el vidrio sigue siendo vidrio. Cuando se rompe, el vidrio cambia de tamaño y forma, pero sus moléculas no cambian.
Este es un cambio físico que solo implica un cambio de tamaño y forma. Mientras que la energía ayudó a romper el vidrio en pedazos, no se utilizó energía para reorganizar las moléculas.
Ejemplo 3: Mezclas y Soluciones
Imagina que estás en un día en la playa. El sol brilla, la arena está tibia y las gaviotas están tratando de robar los almuerzos de las personas. Después de jugar un rato con las olas, decides hacer un castillo de arena. Llenas tu balde con arena y lo dejas caer boca abajo. La arena sale pero no se pega. ¡Olvidaste agregar agua! Lo intentas de nuevo, esta vez con agua y listo, has creado tu primera torre como un maestro arquitecto de castillos de arena.
Pero, ¿por qué la arena no se pegó la primera vez? Tiene que ver con una propiedad física llamada tensión superficial. La tensión superficial se refiere a qué tan fuerte es el enlace entre las moléculas de una sustancia. El agua tiene una fuerte tensión superficial, por lo que agregarla a la arena crea una unión lo suficientemente fuerte como para que la arena se adhiera en lugar de desmoronarse.
Lo que lo diferencia de una reacción química es que la arena y el agua, aunque se mezclan, no cambian su estructura molecular. El agua sigue siendo agua y la arena sigue siendo arena. Y si tuviera que medir el agua que eventualmente se evaporará una vez que el castillo de arena se seque, encontrará que la cantidad de agua evaporada es igual a la cantidad de agua líquida que agregó a la arena originalmente.
Esto se llama un mezcla porque ambas sustancias (la arena y el agua) conservan sus propias propiedades físicas.
Lo mismo es cierto si agrega sal o azúcar al agua. Parece que la sal y el azúcar se disuelven y forman nuevas moléculas. Pero si tuviera que esperar a que el agua se evapore, encontraría que las moléculas de sal o azúcar se quedan en el vaso. Se llama una solución.
Las soluciones se diferencian de las mezclas en que son homogéneo. Una sola gota de agua salada tendría el mismo número de moléculas de sal (NaCl) por molécula de agua (H2O) que otra gota extraída de la misma solución. En una mezcla, es posible que haya más arena que agua en dos puñados diferentes, incluso si se tomaron del mismo balde.
Estos ejemplos de cambios físicos deberían ayudarlo a reconocer la diferencia entre un cambio físico y químico. Especialmente cuando los comparas con los ejemplos de cambio químico a continuación.
La masa que se convierte en pan es un sabroso ejemplo de un cambio químico.
Ejemplos de cambios químicos
Tanto los cambios físicos como los químicos dan como resultado que una cosa se convierta en otra. Ya sea que se rompa un vidrio o se queme un trozo de papel, el artículo original se convierte en algo diferente.
Entonces, ¿cómo se puede saber la diferencia entre un cambio físico y uno químico? Todo se reduce a, ¡lo has adivinado!, a las moléculas. En un cambio físico, las moléculas permanecen exactamente iguales a lo largo de la transformación. Sin embargo, en un cambio químico, ¡son las moléculas mismas las que se transforman!
¡Aquí hay tres ejemplos de cambios químicos para ayudarlo a detectar la diferencia!
Ejemplo 1: Combustión
La combustión es una reacción química entre sustancias, que generalmente incluye oxígeno, que genera calor y luz. La energía liberada por la reacción (en forma de calor y luz) es causada por la ruptura de enlaces moleculares. Como resultado, las sustancias originales se transforman en sustancias completamente diferentes debido a la reorganización de las moléculas, ¡lo cual es un ejemplo de un cambio químico!
Por ejemplo, si mezclas oxígeno (O2) con un tipo de hidrocarburo llamado metano (CH4), los enlaces moleculares de ambas sustancias se rompen, lo que crea el calor y la luz. Luego, los enlaces se reforman para crear dos moléculas diferentes: dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).
Las reacciones de combustión también pueden ocurrir a diferentes velocidades.. Un ejemplo de una reacción lenta es una cerilla encendida. Una reacción rápida sería la explosión de dinamita. La cantidad de energía liberada en cualquier reacción de combustión depende de cuánta energía se necesite para romper los enlaces moleculares. Cuanto más difícil es romper los enlaces, más energía se libera en general. Pero independientemente de si la reacción es rápida o lenta, la combustión es un cambio químico.
Ejemplo 2: Descomposición
La descomposición es bastante sencilla. A reaccion de descomposicion es una reacción en la que un compuesto se descompone en dos o más sustancias más simples.
Por ejemplo, cuando una corriente eléctrica pasa a través del agua (H2O), se puede descomponer en hidrógeno y oxígeno o H2 + O2. En este ejemplo, el agua se descompone en sus dos elementos. El resultado es un cambio químico porque las moléculas iniciales y finales son diferentes.
Notarás que esta reacción química necesitaba electricidad para suceder. Las reacciones de descomposición generalmente requieren la aplicación de calor de una fuente externa, por lo que es una reacción endotérmica.
Tenga en cuenta que no todas las reacciones de descomposición tienen que descomponerse en sus formas elementales. Las sustancias más complicadas con cadenas moleculares más largas pueden descomponerse en compuestos más pequeños en lugar de elementos. Un ejemplo de esto es cuando el 2Fe(OH)3 (también conocido como óxido férrico) se expone al calor. En lugar de romperse en sus moléculas individuales, se convierte en dos compuestos: Fe2O3 + 3H2O.
Ejemplo 3: Combinación
Las reacciones de combinación, también llamadas reacciones de síntesis, son lo contrario de las reacciones de descomposición. Estas reacciones ocurren cuando dos sustancias (llamadas reactivos) se suman para crear una nueva sustancia. ¡Y debido a que esta es una reacción química, el resultado es un cambio molecular!
Un ejemplo de esto sería la oxidación de un clavo. Si bien esto puede parecer una reacción de descomposición porque parece que la uña se está descomponiendo y cayendo a pedazos. Pero en realidad, ¡es un cambio químico! El hierro (Fe) y el oxígeno (O) se combinan para crear el óxido de hierro compuesto (Fe2O3), que es el óxido. Y como puede ver, también da como resultado una molécula completamente nueva.
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