Cambios físicos y químicos

Aquí tenemos tres imágenes distintas  de sustancias que están experimentando   algún tipo de cambio. En este video vamos a  clasificarlos como cambios físicos o químicos,   y seguramente hayas pensado en esto o lo has visto  en alguna clase previa de ciencia. Cuando hablamos   de un cambio físico hablamos de un cambio en  las propiedades, pero no en la composición;   mientras que en un cambio químico sí tenemos un  cambio en la composición, es decir, puede ser   diferente la forma en la que se conectan, enlazan  o unen los diferentes tipos de átomos y elementos   constituyentes. Aquí tenemos hielo que se derrite,  propano que combustiona o se quema y algo de   hierro oxidado. Entonces, la primera pregunta  en la que quiero que pienses es la siguiente:   ¿cuáles de estos son cambios físicos, cuáles son  químicos y por qué? Pausa el video y piénsalo. Bien, primero pensemos en el hielo que se derrite.  Si queremos escribir este proceso en un lenguaje   químico elegante, podemos decir que H₂O en estado  sólido se transforma en H₂O en estado líquido.   Observa: no tenemos un cambio en su composición,  en ambos estados, ya sea que observemos el agua   líquida aquí o el agua sólida por acá, vemos  un montón de moléculas de agua, cada oxígeno   sigue unido a dos hidrógenos, por lo tanto, no  tenemos un cambio en la composición. Entonces   podemos decir que aquí tenemos un cambio físico,  y si seguimos calentando el agua y comienza a   evaporarse seguiría siendo un cambio físico:  mientras pasa a ser vapor de agua las fuerzas   intermoleculares son superadas, pero los enlaces  covalentes entre los oxígenos y los hidrógenos   no se rompen ni se forman de alguna otra manera.  Entonces, una vez más, cuando pasamos del hielo   al agua tenemos un cambio físico y cuando pasamos  de agua a vapor, o mejor dicho, del líquido a gas,   también tenemos un cambio físico. Una regla  general cuando pensamos lo que sucede en un   nivel microscópico -y ésta es sólo una regla  general, no siempre es aplicable, y en un momento   pensaremos en un caso extremo- es que cuando se  están superando las fuerzas intermoleculares eso   tiende a ser un cambio físico, pero si se forman o  rompen enlaces químicos entonces tenemos un cambio   químico. Ahora pensemos qué es lo que pasa con  el propano. Si quisiéramos escribir la reacción   química tendríamos que el propano, C₃H₈ en su  forma gaseosa, necesita oxígeno para combustionar,   por cada mol de propano necesitamos 5 moles de  oxígeno molecular también en su forma gaseosa;   después, cuando se combustiona, por cada mol  de propano y 5 moles de oxígeno molecular se   producirán 3 moles de dióxido de carbono, en su  forma gaseosa, más 4 moles de agua también en su   forma gaseosa, en vapor. Esto quiere decir que  los enlaces entre las moléculas en realidad se   rompen y se forman nuevos, por lo tanto, esta vez  no tendremos un cambio físico, tendremos un cambio   químico -un cambio químico-. Una forma de pensar  en esto es la siguiente: primero tenemos propano   por aquí, C₃H₈, y después de la reacción ya no  tenemos más propano. Cuando observamos una flama   como ésta, lo cual es fascinante, lo que vemos es  un gas muy caliente y en el aire muy caliente que   estamos observando tenemos algo de dióxido de  carbono y también vapor de agua. La razón del   porqué se calienta tanto es que esto libera mucha  energía. Bueno es momento de pensar qué ocurre   aquí con el hierro. Si queremos escribir esto  como una reacción química tenemos que por cada   4 moles de hierro en su estado sólido más 3 moles  de oxígeno molecular en su forma gaseosa -y ojo:   este es sólo el oxígeno ambiental que está  alrededor del hierro-, se van a producir   2 moles de óxido de hierro como un sólido, y es  esto que se ve naranja, ese es el óxido de hierro.   Así que observa: esta reacción está formando  nuevos enlaces iónicos en este óxido de hierro,   y para experimentar la reacción se tuvieron que  romper los enlaces metálicos del hierro sólido y   los enlaces covalentes en el oxígeno molecular.  Entonces, cada vez que se rompen y forman estos   enlaces químicos tenemos un cambio químico.  Ahora, déjame hacerte una pregunta interesante:   ¿qué pasa con la disolución de cloruro de sodio  o sal de mesa? Tenemos NaCl en su forma sólida,   y al agregarlo al agua obtenemos cloruro de sodio  en su forma acuosa; entonces, ¿qué es lo que pasa?   Bueno, sabemos que el cloruro de sodio sólido  forma esta red cristalina porque tienen estos   enlaces iónicos. Vamos a dibujar algunos de ellos:  se ven algo así. Lo hemos visto varias veces:   el cloro acapara los electrones y se convierte  en cloruro, se vuelve negativo; el sodio pierde   electrones y se convierte en un ion positivo y así  se atraen el uno al otro; luego pueden formar esta   red cristalina tridimensional cuando están en  forma sólida. Estoy intentando hacer mi mejor   esfuerzo para dibujarla en tres dimensiones. Pero  cuando se disuelven en agua, los iones se separan,   todos los iones se disuelven y se separan en el  agua, entonces los enlaces iónicos se rompen. Y   ahora podrías argumentar: "¿Sabes?, los iones  constituyentes simplemente se están separando,   entonces tal vez esto sea un cambio físico", o  podrías decir "No, los enlaces iónicos son enlaces   legítimos, como son enlaces fuertes y se están  rompiendo entonces tenemos un cambio químico".   Bueno, ya sea que hables de un cambio físico o  de uno químico resulta que aquí hay un área gris   cuando hablamos de disolver sal como ésta en  agua. De hecho, el fin de semana pasado fuimos   a la playa y nos quedamos sin sal e hice esto  justo al revés: llené una olla con agua de mar y,   de hecho, me llevó unos 30 minutos hervirla, justo  así pude evaporar toda el agua y básicamente la   sal de esa agua de mar pudo volver a formar sus  enlaces iónicos. Entonces, podríamos debatir si   estaba creando un cambio físico o uno químico,  definitivamente estaba haciendo un cambio físico   en el agua, la estaba evaporando, pero también  estaba formando enlaces iónicos entre el sodio   y el cloruro, entonces se podría argumentar  que tal vez fue un cambio físico y químico.