¿Qué es una reacción química?

Una molécula de metano y dos de oxígeno se convierten en una de dióxido de carbono y dos de agua, sin perder un solo átomo.

Enciendes una estufa de gas y aparece una llama azul. Parece que solo entran gas y aire y solo sale calor. Sin embargo, algo ha cambiado por completo. El metano del gas y el oxígeno del aire han desaparecido; en su lugar hay dióxido de carbono y vapor de agua. Eso es una reacción química: unas sustancias se transforman en otras porque sus átomos rompen enlaces con sus antiguos compañeros y se unen a otros.

Cambio químico y cambio físico

Derrite un cubo de hielo y seguirás teniendo agua. Disuelve azúcar en té y las moléculas de azúcar seguirán siendo azúcar, aunque ahora estén dispersas. Son cambios físicos: cambia el aspecto de la sustancia, pero no sus moléculas. Un cambio químico siempre produce materia distinta de la que había antes. La herrumbre es una sustancia diferente del hierro, el oxígeno y el agua que la originaron. Quemar, cocinar, digerir y descomponer alimentos son cambios químicos, pues en todos ellos se forman sustancias nuevas.

Normalmente no podemos ver cómo se reorganizan los átomos, así que los químicos buscan indicios. Aparece un gas donde antes no lo había, como las burbujas del bicarbonato con vinagre. Cambia el color, como cuando un alambre de cobre en una disolución de nitrato de plata vuelve azul el líquido y se recubre de cristales grises de plata. Se forma un sólido al mezclar dos disoluciones transparentes: el nitrato de plomo y el yoduro de potasio producen un sólido amarillo intenso llamado precipitado. Se desprenden calor o luz, como en una llama, o se absorben. Ningún indicio demuestra por sí solo que haya una reacción, ya que el agua al hervir también forma burbujas, pero juntos sirven de orientación.

Cómo leer una ecuación química

Los químicos escriben las reacciones mediante ecuaciones. Las sustancias iniciales, los reactivos, van a la izquierda. Las que se forman, los productos, van a la derecha. Una flecha apunta de un lado al otro y los signos de suma separan las sustancias de cada lado. Para la combustión del metano, la ecuación es CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. Los números pequeños de una fórmula son subíndices e indican qué sustancia es: H₂O tiene dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Los números grandes que van delante son coeficientes e indican cuántas unidades de cada sustancia participan. El coeficiente 1 se omite.

Los coeficientes expresan proporciones, no cantidades exactas. CH₄ + 2O₂ significa una molécula de metano por cada dos de oxígeno; por tanto, 3 moléculas de metano necesitan 6 de oxígeno, y un mol de metano necesita dos moles de oxígeno. A menudo se agregan letras entre paréntesis para indicar el estado de cada sustancia: (s) para sólido, (l) para líquido, (g) para gas y (aq) para una sustancia disuelta en agua. Así, la ecuación del metano queda CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l) cuando el agua se enfría hasta hacerse líquida.

Usa el laboratorio de arriba para comparar algunas reacciones. Todas conservan cada átomo inicial. El hierro y el oxígeno forman óxido de hierro(III), el componente principal de la herrumbre. El carbonato de calcio, mineral de la piedra caliza, se descompone en óxido de calcio y dióxido de carbono cuando se calienta intensamente. En todos los casos coinciden las barras de átomos de los reactivos y los productos: esa es la regla que estudiarás en la siguiente unidad.