O que é uma reação química?

Uma molécula de metano e duas de oxigênio se transformam em uma de dióxido de carbono e duas de água, sem que um único átomo se perca no caminho.

Acenda um fogão a gás e surge uma chama azul. Parece que só entram gás e ar e que só sai calor. Mas algo mudou completamente. O metano do gás e o oxigênio do ar foram consumidos, dando lugar a dióxido de carbono e vapor de água. Isso é uma reação química: substâncias se transformam em outras porque seus átomos deixam os antigos parceiros e se ligam a novos.

Transformação química e transformação física

Derreta um cubo de gelo e você ainda terá água. Dissolva açúcar no chá e as moléculas de açúcar continuam sendo açúcar, apenas espalhadas. São transformações físicas: a aparência da substância muda, mas suas moléculas permanecem iguais. Uma transformação química sempre produz matéria diferente da que havia antes. A ferrugem é uma substância diferente do ferro, do oxigênio e da água que a originaram. Queimar, cozinhar, digerir e apodrecer alimentos são transformações químicas, pois em todos esses casos se formam novas substâncias.

Em geral, não é possível ver os átomos se reorganizarem, então os químicos procuram indícios. Surge um gás onde antes não havia, como nas bolhas de bicarbonato de sódio com vinagre. A cor muda, como quando um fio de cobre deixado em solução de nitrato de prata torna o líquido azul e se cobre de cristais cinzentos de prata. Um sólido se forma ao misturar duas soluções transparentes: nitrato de chumbo e iodeto de potássio produzem um sólido amarelo vivo chamado precipitado. Há liberação de calor ou luz, como em uma chama, ou absorção de energia. Nenhum desses indícios, sozinho, comprova uma reação, já que a água fervendo também forma bolhas, mas juntos eles ajudam a identificá-la.

Como ler uma equação química

Os químicos representam reações por equações. As substâncias iniciais, os reagentes, ficam à esquerda. As substâncias formadas, os produtos, ficam à direita. Uma seta aponta de um lado para o outro, e sinais de adição separam as substâncias de cada lado. Para a combustão do metano, a equação é CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. Os números pequenos dentro de uma fórmula são índices e indicam qual é a substância: H₂O tem dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. Os números grandes à frente são coeficientes e indicam quantas unidades de cada substância participam. O coeficiente 1 não é escrito.

Os coeficientes indicam proporções, não contagens exatas. CH₄ + 2O₂ significa uma molécula de metano para cada duas de oxigênio, portanto 3 moléculas de metano precisam de 6 de oxigênio, e um mol de metano precisa de dois mols de oxigênio. É comum acrescentar letras entre parênteses para indicar o estado de cada substância: (s) para sólido, (l) para líquido, (g) para gás e (aq) para dissolvido em água. Com elas, a equação do metano fica CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l) quando a água é resfriada até ficar líquida.

Use o laboratório acima para comparar algumas reações. Todas conservam cada átomo que havia no início. Ferro e oxigênio se transformam em óxido de ferro(III), o principal componente da ferrugem. O carbonato de cálcio, mineral presente no calcário, se decompõe em óxido de cálcio e dióxido de carbono quando aquecido intensamente. Em todos os casos, as barras dos átomos dos reagentes e dos produtos coincidem: essa é a regra estudada na próxima unidade.