Las reacciones químicas

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Una reacción química es un proceso que conduce a la transformación química de un conjunto de sustancias químicas a otras. Clásicamente, las reacciones químicas abarcan cambios que solo involucran las posiciones de los electrones en la formación y ruptura de enlaces químicos entre átomos, sin cambios en los núcleos (sin cambios en los elementos presentes), y a menudo pueden describirse mediante una ecuación química. La química nuclear es una subdisciplina de la química que involucra las reacciones químicas de elementos inestables y radiactivos donde pueden ocurrir cambios tanto electrónicos como nucleares.

Figura 3. Sodio metálico en gas de cloro y catalizador de agua (YouTube).

La sustancia (o sustancias) inicialmente involucradas en una reacción química se llaman reactivos o reactantes. Las reacciones químicas generalmente se caracterizan por un cambio químico, y producen uno o más productos, que generalmente tienen propiedades diferentes de los reactivos. Las reacciones a menudo consisten en una secuencia de subpasos individuales, las llamadas reacciones elementales o intermediarias, y la información sobre el curso preciso de la acción es parte del mecanismo de reacción. Las reacciones químicas se describen con ecuaciones químicas, que simbólicamente presentan los materiales de partida, los productos finales y, a veces, los productos intermedios y las condiciones de reacción.

Figura 4. Sodio metálico en agua (YouTube).

Las reacciones químicas ocurren a una velocidad de reacción característica a una temperatura y concentración químicas dadas. Típicamente, las velocidades de reacción aumentan al aumentar la temperatura porque hay más energía térmica disponible para alcanzar la energía de activación necesaria para romper enlaces entre átomos. Las reacciones pueden avanzar en dirección hacia adelante o hacia atrás hasta que lleguen a su finalización o alcancen el equilibrio. Las reacciones que avanzan en la dirección de avance para acercarse al equilibrio a menudo se describen como espontáneas, y no requieren entrada de energía libre para avanzar. Las reacciones no espontáneas requieren la entrada de energía libre para seguir adelante (los ejemplos incluyen cargar una batería mediante la aplicación de una fuente de energía eléctrica externa, o la fotosíntesis impulsada por la absorción de radiación electromagnética en forma de luz solar).

Figura 5. Cambios de acidez con indicador de color de fenolftaleína (YouTube).

Se usan diferentes reacciones químicas en combinaciones durante la síntesis química para obtener un producto deseado. En bioquímica, una serie consecutiva de reacciones químicas (donde el producto de una reacción es el reactivo de la siguiente reacción) forma vías metabólicas. Estas reacciones a menudo son catalizadas por enzimas proteicas. Las enzimas aumentan las tasas de reacciones bioquímicas, por lo que las síntesis metabólicas y las descomposiciones imposibles en condiciones normales pueden ocurrir a las temperaturas y concentraciones presentes dentro de una célula. El concepto general de una reacción química se ha extendido a las reacciones entre entidades más pequeñas que los átomos, incluidas las reacciones nucleares, las desintegraciones radiactivas y las reacciones entre partículas elementales, como se describe en la teoría cuántica de campos.