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¿Cuáles identificas?

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Te explicamos qué es un cambio químico y cuáles son sus características. Además, ejemplos y diferencias con un cambio físico.

¿Qué es un cambio químico?

Los cambios químicos son un tipo de alteración en la materia que modifica su constitución química, o sea, que altera su naturaleza y no solamente su forma. Esto quiere decir que los cambios químicos, también llamados reacciones químicas o fenómenos químicos, implican ruptura y formación de los enlaces químicos de sustancias o compuestos químicos para formar nuevas sustancias o compuestos.

Las reacciones químicas ocurren cuando se combinan químicamente dos o más sustancias (llamadas reactivos o reactantes) que cambian su estructura química en el proceso, y pueden consumir ( reacciones endotérmicas) o liberar ( reacciones exotérmicas) energía, para generar dos o más sustancias nuevas (llamadas productos). Algunas reacciones químicas son peligrosas para el ser humano, pues pueden involucrar o producir compuestos tóxicos o corrosivos. Otras reacciones, como es el caso de ciertas reacciones exotérmicas, pueden provocar explosiones.

En la industria química se producen muchos materiales que usamos en la vida diaria mediante reacciones químicas controladas. Algunas reacciones ocurren de forma espontánea y otras deben ser generadas por el ser humano en plantas industriales o en laboratorios químicos.

Las reacciones químicas requieren de un tiempo estipulado para suceder, que varía dependiendo de la naturaleza de los reactivos y de las condiciones en las que la reacción se produzca.

Así, los factores que afectan la velocidad de las reacciones químicas por lo general suelen ser:

Aumento de temperatura. El aumento de temperatura tiende a aumentar la velocidad de las reacciones químicas.

Aumento de la presión. Al aumentar la presión se suele aumentar la velocidad de las reacciones químicas. Esto ocurre generalmente cuando reaccionan sustancias que son sensibles a los cambios de presión, como son los gases. En el caso de líquidos y sólidos, los cambios de presión no provocan cambios importantes en la velocidad de sus reacciones.

Estado de agregación en que se encuentren los reactivos. Los sólidos suelen reaccionar más lentamente que los líquidos o los gases, aunque la velocidad también dependerá de la reactividad de cada sustancia.

Empleo de catalizadores. Son sustancias que se emplean para aumentar la velocidad de las reacciones químicas. Estas sustancias no intervienen en las reacciones, solo controlan la velocidad a la que ocurren. También existen sustancias llamadas inhibidores, que se emplean de la misma forma pero provocan el efecto contrario, es decir, disminuyen la velocidad de las reacciones.

Energía luminosa (Luz). Algunas reacciones químicas son aceleradas cuando se les hace incidir luz.

Concentración de los reactivos. La mayoría de las reacciones químicas ocurre más rápido si tienen una alta concentración de sus reactivos.

Ver también: Producto en química

Ejemplos de cambio químico

Cualquier reacción química es un ejemplo perfecto de cambio químico, incluso las que se dan en nuestros cuerpos. Algunos ejemplos son:

La lluvia ácida. Se produce en entornos en los que la atmósfera está muy contaminada. Suele ser el resultado de cambios químicos que se dan entre el agua almacenada en las nubes y otros gases dispersos en el aire, cuyo contenido de óxido de azufre o de óxido de nitrógeno genera ácido sulfúrico o ácido nítrico que caen junto con la lluvia.

La formación de sales. La reacción que ocurre en el interior de las baterías es producida entre un ácido y un metal. Por ejemplo, en las baterías que utilizan plomo y ácido sulfúrico se produce sulfato de plomo (II), una sal de color blanco.

La descomposición del ozono. La molécula de ozono se descompone en moléculas de oxígeno por la acción de determinado tipo de luz.

Cambio químico y cambio físico

Los cambios físicos de la materia no alteran su composición, es decir, no modifican la estructura química de las sustancias, por lo que mediante un cambio físico no pueden descomponerse ni formarse sustancias. Los cambios físicos solo cambian propiedades físicas de las sustancias como por ejemplo, la forma, la densidad y los estados de agregación (sólido, líquido, gaseoso). Por otro lado, los cambios físicos suelen ser reversibles, ya que alteran la forma o el estado de la materia, pero no su composición.

Por ejemplo, al hervir agua podremos convertir un líquido en un gas, pero el vapor resultante sigue compuesto por moléculas de agua. Por el contrario, si congelamos el agua, esta pasa al estado sólido, pero igualmente sigue siendo químicamente la misma sustancia. Otro ejemplo es el gas licuado que usamos en nuestros encendedores, que suele ser butano (C ₄H ₁₀) o propano (C ₃H ₈) transformados al estado líquido por aplicación de altas presiones, pero sin alterar su composición química.

Los cambios químicos alteran la distribución y los enlaces de los átomos de la materia, logrando que se combinen de manera distinta obteniéndose así sustancias diferentes a las iniciales. Cuando ocurre un cambio químico, siempre se obtiene la misma cantidad de materia que se tenía en un inicio, aunque sea en diferentes proporciones, pues la materia no puede crearse ni destruirse, solo transformarse.

Por ejemplo, si hacemos reaccionar agua (H ₂O) y potasio (K), obtendremos dos sustancias nuevas: hidróxido de potasio (KOH) e hidrógeno (H ₂). Esta es una reacción que normalmente libera mucha energía, por tanto, es muy peligrosa.

Más en: Cambio físico

Referencias

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Cambio Químico - Concepto, características y ejemplos

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Cambio Químico ✓ Te explicamos qué es un cambio químico y cuáles son sus características. Además, ejemplos y diferencias con un cambio físico.

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¿Cómo ocurre la efervescencia?

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2. La Ciencia Mola: Reacciones Efervescentes

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Reacciones de Precipitación. Experimento de Química.

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Ocurre una reacción al cambiar de color.

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Realicemos la siguiente actividad experimental.

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Práctica 2.Cambios físicos y químicos

INTRODUCCIÓN

Introducción Existen diversos conceptos en el ámbito científico que se consideran bases de la rama que se esté estudiando. En este caso la palabra "cambios" en química, es un concepto fundamental para comprender diferentes características de la materia relacionadas con su estructura y cualidades. Es así como bajo este contexto, se considera como cambio físico a toda alteración de una sustancia en donde sus componentes siguen siendo los mismos antes y después del cambio. Visto desde otra perspectiva, en un cambio físico "no hay ruptura ni formación de nuevos enlaces por lo que no habrá cambios en la naturaleza de las sustancias" (Facultad de ciencias agrarias, 2020). Figura 2. Se muestra un helado derritiéndose (cambio físico). Por otro lado, un cambio químico es todo lo contrario a lo explicado anteriormente. Pues aquí si se altera la estructura interna de la materia. Incluso existe una reacción química que permite formar sustancias nuevas. De manera que en los cambios químicos "las sustancias que intervienen se transforman en otras diferentes, con naturaleza y propiedades distintas; se forman nuevas sustancias [...], y desaparecen las que había al principio" (Gobierno de Canarias, 2020). Figura 3. Se muestra la oxidación de un clavo (cambio químico) Sin embargo, los cambios no son la única división que permite analizar la materia desde sus singularidades, pues también existen las propiedades, que a grandes rasgos son las características que permiten identificar la materia sin alterar su composición química (Ramírez, 2020). Por lo que, una propiedad se refiere a las cualidades características de la materia, como olor, calor o longitud. Mientras que un cambio es la alteración de una sustancia en donde puede o no, existir una reacción química. Referencias Cambios físicos y químicos. (2020). Facultad de Ciencias Agrarias. Recuperado de https://campus.mdp.edu.ar/agrarias/mod/page/view.php?id=3904 Cambios físicos y químicos. (2020). Gobierno de Canarias. Recuperado de https://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/edublog/cepafuerteventuranorte/wp-content/uploads/sites/110/2020/05/los-cambios-iv.pdf Ramírez, E. (2020). CAMBIOS Y PROPIEDADES FÍSICOS Y QUÍMICOS [Diapositiva de PowerPoint]. Canvas. Recuperado de https://experiencia21.tec.mx/courses/168442/files/60172732?module_item_id=9728099

RESULTADOS

Resultados Experiencia Sustancia original Descripción antes del cambio Descripción durante el cambio Descripción después del cambio ¿Es un cambio físico o químico? Experimento 1: Tableta antiácido Tableta de antiácido completa. La tableta tiene un color blanco, con textura porosa. Su forma es redonda con un diámetro de 2 cm. Por la textura de la tableta es fácil romperla en pequeños pedazos, aunque ha comenzado a surgir un polvo blanco. La tableta aún mantiene el color blanco, aunque ha pasado de ser un círculo a formas irregulares más pequeñas, con textura pulverulenta. Cambio físico Experimento 2: Tableta antiácido Tableta de antiácido La tableta es de color rosa clara, con una textura lisa. Es de forma redonda con un diámetro de 1 cm. Al sumergir la tableta en medio vaso de agua está permaneció sin reacción alguna, únicamente se hundió al fondo del vaso. La tableta mantuvo su color rosado, se desintegró en varios y pequeños pedazos, manteniéndose al fondo del vaso y sin movimiento alguno. Cambio físico Experimento 3: Hielo Hielo El hielo es sólido, inoloro e incoloro, muy frío y con ligera escarcha en él. Al colocar el hielo en el vaso no hubo reacción inmediata, se mantuvo frío y sólido. Pasados los 15 minutos, una parte del hielo comenzó a derretirse, aproximadamente 30% del hielo se encontraba en estado líquido en el fondo del vaso. Sin embargo las demás características permanecieron intactas. Cambio físico Experimento 4: Bicarbonato y jugo de limón Jugo de limón. El jugo de limón es un líquido, con color amarillo, que tiene poca viscosidad. Al agregar el bicarbonato al limón, hubo una reacción efervescente, es decir, el limón comenzó a burbujear. El bicarbonato se disolvió en su totalidad dentro del jugo de limón. En la parte superior del jugo de limón se observan pequeñas burbujas y espuma. Cambio químico Experimento 5: Plastilina o play-doh Plastilina play-doh La plastilina estaba entera, en una pieza. Era de color verde y tenía un olor sintético, con textura suave. La plastilina cada vez que era partida se hacía más pequeña. La plastilina estaba dividida por partes más pequeñas, no presentó otro cambio. Seguía siendo del mismo color y olía igual, junto con su textura. Cambio físico Experimento 6: Bicarbonato de sodio y vinagre Vinagre El vinagre utilizado no cuenta con color, pues es transparente. Sin embargo, su olor es fuerte, por otro lado este líquido no es viscoso. Al agregar el bicarbonato en el vinagre hubo una reacción efervescente inmediata. El bicarbonato no se disolvió totalmente en el vinagre, pues este se encontraba sedimentado en el fondo al final de la reacción. Hay pequeñas burbujas blancas en la superficie. La sustancia sigue siendo líquida y ya no presenta un olor fuerte. Cambio químico Experimento 7: Leche y vinagre Leche La leche es de color blanco con apariencia liquida. Está es ligera y no tiene viscosidad. Son aproximadamente 222 gramos. Al juntar la leche con 50 gramos de vinagre la sustancias se mezclaron. No se ve que haya alguna sustancia. Tras dejar reposar la mezcla se ve una división entre un sólido blanco al fondo y un líquido transparente en la parte superior. El suero de la leche se mezcló con el vinagre. Cambio químico Experimento 8: Polvo para preparar bebida y agua Polvo para preparar bebida El polvo es fino con un color blanco. Su textura es arenosa. Al agregar agua al polvo, el color cambió inmediatamente a un naranja, es decir, los componentes se mezclaron. La sustancia que resultó es un líquido naranja con nula viscosidad. El agua actuó como solvente del polvo. Cambio físico Experimento 9: Azúcar Azúcar Es un granulado fino sólido, con color blanco transparente. El azúcar comenzó a obtener un color amarillo brilloso, pero la sustancia se estaba derritiendo. El azúcar pasó a ser un líquido con alta viscosidad de color dorado. Cambio físico Experimento 10: Acetona Acetona La acetona estaba abarcando una fracción del vaso. Su color era verde, tenía un olor penetrante y estaba en estado líquido. No hubo ningún cambio al instante. La sustancia parecía ser la misma. La acetona se evaporó mientras pasaba el tiempo, habiendo menos en el envase. Seguía oliendo igual y mantuvo su color hasta evaporarse por completo. Cambio físico. Experimento 11: Hoja de papel Hoja de papel La hoja era de 15 cm x 8 cm. Su color era blanco, con un peso de 1.08 gramos La hoja seguía siendo blanca, aunque ahora estaba dividida en varias partes. Se mantuvo el color blanco, aunque las tiras tenían arrugas, su tamaño y forma cambio. Cambio físico Figura 5. Se muestra la descripción de las sustancias del experimento antes, durante y después de ser manipuladas. También se observa su clasificación como tipo de cambio.

HIPÓTESIS

OBJETIVO

PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN

DIAGRAMA DE FLUJO

DISCUSIÓN 1

Discusión (Primeros 6 experimentos) Experimento 1: Tableta antiácido Para realizar este experimento lo único que debíamos hacer era aplicar un poco de fuerza y presión sobre la tableta, de manera que esta pudiera romperse. Sin embargo, el error en esta experimentación fue que ya estaba dividida en dos trozos por la fuerza utilizada al abrir el empaque, así que solo sé dividieron los demás trozos. Por lo que al estar realizando esto, se pudo observar que no había una reacción química de por medio. Así que este experimento se encuentra en la categoría de cambio físico, pues la composición de la tableta no cambió. En otras palabras esta "permanece químicamente idéntica al final del cambio". (UNAM, 2017). Aunque su forma física se redujo a trozos pequeños e irregulares. Experimento 2: Tableta antiácido Al realizar el experimento fue notoria la falta de reacción de la tableta al encontrarse sumergida en agua, esta no cambió su composición, únicamente cambió su forma. En un inicio era redonda, pero al permanecer en el agua por un tiempo se convirtió en pequeños trozos. Ya que no se integró al agua por sí sola, esta tuvo que ser mezclada con una cuchara para disolverse por completo en el líquido. De manera que se identificó un cambio físico, debido a que este "es un cambio en el tamaño, la forma o el estado de la materia" (Cleveland, s. f). Cabe resaltar que no hubo errores en esta práctica. Figura 6. Se muestra una tableta de antiácido. Experimento 3: Hielo El hielo es agua, sustancia que se puede encontrar en 3 diferentes estados: líquido, sólido y gaseoso. Su estado líquido se conoce como agua, su estado sólido como hielo y su estado gaseoso como vapor. Considerando las características anteriormente mencionadas, "se mantienen las propiedades esenciales" (Junta de Andalucía, s.f.) al existir un cambio de estado. Por lo que al realizar este experimento se concluye que al derretirse el hielo, solo hubo un cambio de estado que se traduce como cambio físico. Pues la metodología de este experimento consistía en dejar a una temperatura ambiente el hielo. Cabe resaltar que no hubo errores en esta práctica. Experimento 4: Bicarbonato y jugo de limón Durante la realización de este experimento se observó que la sustancia inicial era el jugo de limón, líquido de tono amarillento que tuvo una reacción efervescente al entrar en contacto con el bicarbonato de sodio. Razón por la que este experimento entra en la categoría de cambio químico. Pues "el bicarbonato sódico y el ácido reaccionan entre sí, formando [...] CO2" (Rau, 2012), una sustancia nueva. En el caso de este experimento no hubo errores en su realización. Figura 7. Se muestra un limón y una cuchara con bicarbonato. Experimento 5: Plastilina o play-doh La plastilina es un plástico termoestable que presenta diversas características especiales como la flexibilidad y la baja resistencia a las temperaturas (Clickmica, s.f.). Al tener una gran capacidad elástica, esta se pudo moldear sin presentar ningún cambio en su estructura interna, tal como se presentó en el video, por lo que se deduce que es un cambio físico. No hubo errores en esta práctica, ya que solo se debía dividir la mas en pequeños trozos. Experimento 6: Bicarbonato de sodio y vinagre En este experimento las sustancias que fueron manipuladas presentaron una reacción efervescente al entrar en contacto. Lo que nos indica que este experimento entra en la categoría de cambio químico pues "los cambios químicos reciben el nombre general de reacciones químicas" (Gobierno de canarias, 2020). No existieron errores al realizar esta prueba, ya que la metodología solo consistía en agregar una cucharada de bicarbonato al vinagre.

CONCLUSIÓN

Conclusión El objetivo de esta práctica era identificar los cambios físicos y químicos, pero también aprender a diferenciar los unos de los otros. En este caso se planteó la hipótesis de que un cambio químico siempre iba a presentar una reacción química. Cosa que fue verdadera en su totalidad pues pudimos visualizarlo al estar realizando los experimentos. Ya que aquellos que eran cambios físicos no presentaban sustancias nuevas, lo único que sucedía era que su estructura física cambiaba. De manera que un cambio físico se relaciona con los cambios en las características externas de la materia, mientras que un cambio químico se refiere a la alteración de la estructura interna. Por lo que identificar los tipos de cambios se vuelve una cuestión de ser observador. Aunque, un punto que se debe destacar para una mejora en próximas prácticas es leer correctamente el procedimiento planteado, pues de no hacerlo, los resultados varían.

REFERENCIAS

Referencias Cambio físico y químico. (2017). UNAM. Recuperado de https://e1.portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica1/unidad1/reaccionesQuimicas/cambiofisicoquimico Cambios físicos y químicos. (2020). Gobierno de Canarias. Recuperado de https://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/edublog/cepafuerteventuranorte/wp-content/uploads/sites/110/2020/05/los-cambios-iv.pdf Cambios físicos y químicos. (s.f.). Junta de Andalucía. Recuperado de xhttp://www.juntadeandalucia.es/averroes/centros-tic/14700420/helvia/aula/archivos/repositorio/0/123/html/cambios_fsicos_y_qumicos.htm Cleveland schools. (s. f.). Clasificación de la materia. Recuperado de https://www.clevelandmetroschools.org/cms/lib/OH01915844/Centricity/domain/6268/week%202-%20april%2013/chemistry/april%2014/Chemistry%20April%2014%20Reading%20Essentials_Properties%20of%20Matter_Spanish.pdf La plastilina. (s.f). Clickmica. Recuperado de https://clickmica.fundaciondescubre.es/conoce/descubrimientos/la-plastilina/ Ramírez, E. (2020). CAMBIOS Y PROPIEDADES FÍSICOS Y QUÍMICOS [Diapositiva de PowerPoint]. Canvas. Recuperado de https://experiencia21.tec.mx/courses/168442/files/60172732?module_item_id=9728099 Rau, M. (2012). Divertida efervescencia: CO2 en la enseñanza de las ciencias en primaria. Science in School. Recuperado de https://www.scienceinschool.org/es/article/2012/co2-es/ Zarges Kanbe, R. (2008). Determinación de la velocidad de evaporación de la acetona. Recuperado de https://biosafenviroment.files.wordpress.com/2010/02/determinacion-velocidad-evaporacion-de-la-acetona-r-zarges-k-2008.pdf

INTEGRANTESDEL EQUIPO

Integrantes Jael Mariana Arcos González A01752078 Frida Shalom Cortes Martínez A01752581 Carlos Alejandro Herrera Cortés A01751804 Karla Miranda Peralta Vega A01752076 Arturo Robert Arenas A01751839

Figura 4. Se muestra un laboratorio científico.

DISCUSIÓN 2

Discusión (Últimos 5 experimentos) Experimento 7: Leche y vinagre Este experimento consistió en mezclar la leche con el vinagre, para después dejar reposar la sustancia. Donde se produjo una reacción química porque se "involucra una o más sustancias que se convierten en sustancias nuevas" (UNAM, 2017). Ya que al momento de que el vinagre hiciera reacción, se formaron grumos en el líquido y divisiones entre estados de la materia, donde visualizamos que la parte líquida era la mezcla entre el suero de la leche y el vinagre. Al igual que en los experimentos anteriores no hubo errores experimentales. Experimento 8: Polvo para preparar bebida y agua Lo que se tuvo que hacer en este experimento fue colocar un poco de polvo para bebida, agregar agua y mezclar. En este caso el agua actúa como un solvente ante el polvo. Razón por la que se considera que es un cambio físico, ya que "solo cambia su distribución, por lo que solo cambian de forma" (Ramírez, 2020), pues finalmente la sustancia básica continuaba siendo lo mismo. No hubo errores en este experimento. Figura 8. Se muestra un vaso con agua. Experimento 9: Azúcar La sustancia inicial era azúcar granulada que pasó por un cambio de temperatura, del que se obtuvo un líquido viscoso; sin embargo, la estructura interna de ambas sustancias continuaban siendo lo mismo, azúcar. Así que el resultado de este experimento es un cambio físico, pues estos procesos "no varían la naturaleza de las sustancias que intervienen" (Gobierno de Canarias, 2020). No existieron errores experimentales. Experimento 10: Acetona Como podemos ver, la acetona no tiene un cambio visible desde que la vertemos en el envase, sin embargo, esta se evapora. Aunque el cambio sucede en un tiempo prolongado y de manera progresiva (Zarges Knabe, 2008). Por lo que el dejar el envase con un flujo de aire continuo nos permitió ver la desaparición de este líquido, permitiendo deducir que se fue evaporando. Lo que es el equivalente a un cambio físico, ya que la sustancia solo cambia de estado de agregación. En este experimento tampoco existieron errores. Figura 9. Se muestran recipientes con acetona. Experimento 11: Hoja de papel Las hojas de papel tienen la característica de ser delgadas y estar hechas a través de fibras vegetales. Lo que les permite ser fáciles de romper o cortar. Y, ya que este experimento consistió en romper la hoja en varios pedazos, se considera que el resultado es un cambio físico porque "no cambia su composición, es decir, esta permanece químicamente idéntica al final del cambio" (UNAM, 2017). Así que solo se involucró un cambio de forma o apariencia. Se debe resaltar que no hubo errores experimentales.

Las imágenes utilizadas son de dominio público.

LINK DEL VIDEO

Link del video Video: Práctica 2: Cambios físicos y químicos

Hipótesis Si un cambio físico no presenta reacción química, entonces un cambio químico si lo hará.

Objetivo El alumno identificará los cambios físicos y químicos en fenómenos que ocurren en su vida cotidiana.

Pregunta de investigación ¿Cómo puedo identificar las diferencias entre un cambio físico y un cambio químico en mi entorno? Variable independiente: Reacción química de una sustancia ante un estímulo. Variable dependiente: Cambio aplicado a la sustancia. Variable controlada: Espacio, cantidad de sustancia y tiempo.

Diagrama de flujo Figura 1. Proceso metodológico a seguir durante la práctica.

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Práctica 2.Cambios físicos y químicos INTRODUCCIÓN Introducción Existen diversos conceptos en el ámbito científico que se consideran bases de la rama que se esté estudiando. En este caso la palabra "cambios" en química, es un concepto fundamental para comprender diferentes características de la materia relacionadas con su estructura y cualidades.

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Identifica y nombra los cambios químicos.