Los cambios químicos los podemos analizar desde 3 niveles interrelacionados. A nivel corpuscular (no visible a simple vista) son procesos en los cuales cambia la identidad o la naturaleza de las sustancias involucradas: una o más sustancias cuando se produce una reacción química deja de ser tal y se producen otras sustancias nuevas. Lo anterior implica que hay ruptura y formación de enlaces químicos: se "reacomodan" los átomos rompiéndose los enlaces químicos que inicialmente los mantienen unidos y formándose nuevos enlaces para generar otras sustancias. Los cambios químicos en general son procesos irreversibles: ocurridos los mismos no es posible "volver atrás" y obtener las sustancias originales o de partida.
Un segundo nivel es el macroscópico: los podemos reconocer a través de sus manifestaciones macroscópicas, es decir: a simple vista. Algunos ejemplos así lo ilustran: cambios de color (la aparición del color rojizo durante la oxidación del hierro formándose herrumbre; el color marrón que adquiere una manzana cortada expuesta al aire; etc.); formación de precipitados (acumulación de segmentos sólidos minerales en las teteras o caños de agua obstruyendo los mismos; formación de sarro en los dientes; etc.); cambios de temperatura (combustión de la leña en una estufa; etc.); creación de fuentes de luz (en los fuegos artificiales; combustión de una vela; luz emitida por las luciérnagas; etc.); aparición de burbujas de gas (cuando se agrega un antiácido al agua dentro de un vaso;etc.); cambios en el olor o el sabor (cuando la comida "se echa a perder"; descomposición de un animal muerto; etc); otros cambios posibles: de volumen; de acidez; etc.
Un tercer nivel está dado por la representación simbólica: un cambio químico (o reacción química) se representa mediante una ecuación química la cual nos brinda información cualitativa y cuantitativa del proceso ocurrido (sustancias que intervienen, estados de agregación, etc.). Básicamente una ecuación química consta de 2 partes separadas por una flecha: a la izquierda de la misma se colocan las fórmulas químicas de los reactivos (las sustancias iniciales que al mezclarse reaccionarán químicamente) y a la derecha de la flecha se colocan las fórmulas químicas de los productos (las sustancias nuevas que se formaron). En ambos miembros de la ecuación se utiliza el signo + para indicar los distintos reactivos y productos que intervienen en el proceso. Aclaración: el signo + no tiene significado matemático, es de conjunción.
Veamos un ejemplo de reacción química: la plata (Ag) es un sólido blanco brillante que al reaccionar con el oxígeno gaseoso (O2) produce un polvo fino negro debido a la
formación de óxido de plata (Ag2O). La ecuación química en este caso
sería: Ag(s) + O2(g) →
Ag2O(s)
Si bien la ecuación anterior nos indica los
reactivos y los productos que intervienen en el proceso (plata y oxígeno y óxido de plata respectivamente) la misma no es correcta. ¿Por qué? Porque: no está balanceada.
El químico francés Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794) mediante sus experimentos aportó pruebas para la ley
de conservación de la materia cuyo enunciado para una reacción química sería: la masa total se
conserva, la masa total de los productos obtenidos es igual a la masa total de
los reactivos que han reaccionado. La conservación de la masa implica que se conserva el
elemento químico o expresado en otros términos: en una reacción química ni se
“ganan” ni se “pierden” átomos, debe aparecer la misma cantidad de átomos de
cada clase en los reactivos y en los productos.
Analizando la ecuación química planteada observamos que
1 átomo de plata reacciona con 2 átomos de oxígeno para dar una sustancia
formada por 2 átomos de plata y 1 de oxígeno. En consecuencia no hay la misma
cantidad de átomos de cada especie del lado de los reactivos y de los productos. Por lo expresado anteriormente está ecuación química está mal
y debe balancearse. Para ello deben colocarse números llamados coeficientes estequiométricos delante de cada fórmula o símbolo que intervienen en la reacción de modo que se
cumpla a escala atómica la ley de conservación de la masa. Aclaración: cuando
el coeficiente usado es 1 no se coloca, se sobreentiende que “está ahí".
Colocando el número 4 delante del símbolo de la Ag y el número 2 delante
de la fórmula de Ag2O llegamos a la ecuación: 4Ag(s) + O2(g)
→ 2Ag2O(s). La misma nos indica que hay 4 átomos de Ag y 2 átomos de O
del lado de los reactivos y las mismas cantidades de cada uno del lado de los productos; entonces la ecuación
está balanceada y expresa correctamente la reacción química ocurrida. Observación: para esta ecuación química los coeficientes estequiométricos son: 4 para la plata, 1 para el oxígeno y 2 para el óxido de plata.
Ejercicios.
Balancear las ecuaciones químicas siguientes:
1) Ni(s) +
HCl(ac) → NiCl2(ac) + H2(g)
2) NaN3(s) → Na(s) + N2(g)
3) C2H2(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
4) Al(s) + O2(g) → Al2O3(s)
5) (NH2)2CO(s) + H2O(l) → NH3(ac) + CO2(g)
6) H2O(l) + N2O5(ac)
→ HNO3(ac)
7) KClO3(s) → KCl(s) + O2(g)
8) Mg(OH)2(ac) +
HCl(ac) → MgCl2(ac) + H2O(l)
9) Pb(NO3)2(s) →
PbO(s) + NO2(g) + O2(g)
10) Li(OH)(s) + CO2(g) → Li2CO3(s) + H2O(l)
11) HBO2(s) → H2B4O7(s) + H2O(g)
12) HgO(s) → Hg(l) + O2(g)
13) C2H6(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l)
