miércoles, 23 de junio de 2021

Cambios químicos y físicos

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El cambio en la naturaleza puede dividirse en dos amplias categorías, los cambios físicos y los cambios químicos. Recordemos que, en general los cambios físicos se distinguen de los químicos en que los primeros no alteran la naturaleza de la materia, por ejemplo, acelerar una pieza de hierro a una velocidad de unos 700 km/h no afecta la composición de los átomos en su interior.

Figura 1. Los cambios químicos involucran alteraciones en la apariencia, propiedades y composición de la materia.

Por el contrario, los cambios químicos si afectan la naturaleza misma de las sustancias. Cuando el hierro reacciona con oxígeno altera su composición dejando de ser una estructura brillante y metálica, para convertirse en un polvo rojo ocre llamado óxido.  Las reacciones químicas son descripciones de estos procesos. Dado que una reacción química es un proceso empírico, es necesario generar un modelo que permita entenderlo, y más aún, controlarlo.

Figura 2. La puerta de Isthar fue una maravilla del mundo antiguo, que dependía de la habilidad de los artesanos para fabricar azulejos, lo cual involucra un cambio químico para generar un material nuevo más valioso que los componentes con que se fabrica.

La civilización humana depende del control de estos procesos químicos para la fabricación de materiales de importancia, como todos los que me permiten escribir este mismo texto. Sin embargo, hay que recalcar que por muy bueno que sea el modelo, este no debe confundirse con el proceso que ocurre en el mundo real. De esta forma deberemos entender dos ideas relacionadas, la reacción química que es un proceso que nunca cambia y que experimentan de igual modo investigadores en cualquier momento histórico, y la ecuación química, que son una serie de símbolos y normas semánticas que nos permiten describir dicho proceso siguiendo una teoría como base, la teoría atómica.

Cuando se producen cambios químicos, los átomos se reorganizan y la reacción va acompañada de un cambio de energía a medida que se generan nuevos productos. Un ejemplo de un cambio químico es la reacción entre el sodio y el agua para producir hidróxido de sodio e hidrógeno. Se libera tanta energía que el gas de hidrógeno liberado se quema espontáneamente en el aire. Este es un ejemplo de un cambio químico porque los productos finales son químicamente diferentes de las sustancias antes de la reacción química. Los químicos clasifican los cambios químicos en tres clases principales: cambios químicos inorgánicos, cambios químicos orgánicos y cambios bioquímicos.

La química inorgánica describe las reacciones de elementos y compuestos que, en general, no involucran carbono. Los cambios suelen tener lugar en los laboratorios, o en una escala mayor en las industrias pesadas. Los tipos típicos de cambio inorgánico incluyen la neutralización (mezcla de un ácido con una base, que da como resultado agua y sal), oxidación incluida la combustión, y reacciones de óxido-reducción elementales.

La química orgánica se refiere a la química del carbono, así como los elementos y compuestos con los que reacciona. Estos compuestos incluyen aceite mineral y todos sus productos. Gran parte de la producción de industrias que fabrican productos farmacéuticos, pinturas, detergentes, cosméticos, combustibles, etc involucran cambios orgánicos. Ejemplos típicos de cambios químicos orgánicos incluyen craquear hidrocarburos pesados ​​en una refinería de petróleo para crear más gasolina a partir del petróleo crudo, ya que la gasolina tiene una mayor demanda que los hidrocarburos más pesados, como los gasóleos residuales. Otras reacciones incluyen, metilación, reacciones de condensación, polimerización, halogenación, etc.

La bioquímica se ocupa de la química del crecimiento y la actividad de los organismos vivos. Es una química en la que la mayoría de las reacciones están controladas por proteínas complejas llamadas enzimas, estando moderadas y limitadas por hormonas. La química es siempre muy compleja y aún no se entiende completamente. La descomposición de material orgánico también está dentro del alcance de la bioquímica, aunque en este caso lo que está involucrado es el crecimiento y la actividad de hongos, bacterias y otros microorganismos. Los tipos típicos de cambio bioquímico incluyen todo el proceso involucrado en la fotosíntesis, un proceso en el cual las plantas transforman el dióxido de carbono y el agua en azúcares y oxígeno, la digestión en la que los organismos utilizan los materiales ricos en energía para crecer y moverse, ciclo de Krebs que libera energía de reservas almacenadas, síntesis de proteínas que permiten a los organismos crecer utilizando procesos controlados por ARN, etc.

Lo siguiente puede indicar que ha tenido lugar un cambio químico, aunque esta evidencia no es concluyente:

·       Cambio de olor

·       Cambio de color (por ejemplo, de plateado a marrón rojizo cuando se oxida el hierro).

·   Cambio en la temperatura o la energía, como la producción (exotérmica) o la pérdida (endotérmica) de calor.

·       Cambio de composición: el papel se convierte en cenizas cuando se quema.

·       Luz y / o calor emitidos.

·       Formación de gases, que a menudo aparecen como burbujas en líquidos.

·       Formación de un precipitado (partículas insolubles).

·       La descomposición de la materia orgánica (por ejemplo, comida podrida).

·       El cambio es difícil o imposible de revertir. 

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