Contenido principal
Química avanzada (AP Chemistry)
Curso: Química avanzada (AP Chemistry) > Unidad 4
Lección 3: Cambios físicos y químicosCambios físicos y químicos
Los procesos físicos y químicos se pueden clasificar por los cambios que se producen en el nivel molecular. En general, los procesos químicos implican cambios en los enlaces químicos, mientras que los procesos físicos implican cambios solo en las fuerzas intermoleculares. Algunos procesos no se ajustan a una categoría: por ejemplo, cuando el NaCl se disuelve en el agua, los enlaces iónicos se rompen (lo que supone un proceso químico), pero no se forman nuevas sustancias (lo que supone un proceso físico). Creado por Sal Khan.
¿Quieres unirte a la conversación?
- 1 ejemplo de un cambio físico y 1 ejemplo de cambio químico(2 votos)
Transcripción del video
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.