- Este artículo trata sobre los cambios físicos y químicos
- En primer lugar, definiremos las propiedades físicas y químicas
- Veremos ejemplos de estas propiedades y cómo podemos utilizarlas para identificar sustancias desconocidas
- A continuación, nos sumergiremos en la definición de los cambios físicos y químicos
- Identificaremos ejemplos de cada uno de estos cambios
- Por último, aprenderemos las principales diferencias entre ambos
¿Qué son las propiedades físicas y químicas?
Supongamos que tuvieras que elegir a tu amigo entre una multitud. ¿Cómo los encontrarías? Puedes identificarlos por cosas como la altura, el color del pelo y lo habladores que son. Los elementos y los compuestos químicos funcionan del mismo modo. Cada uno tiene sus propiedades únicas que nos ayudan a identificarlos. Una sustancia puede tener dos tipos principales de propiedades: químicas y físicas. ¿Qué son exactamente estas propiedades?
Propiedades físicas
Una propiedad física es un rasgo que puede verse y/o medirse sin cambiar la identidad de la sustancia. Algunos ejemplos son el color, la densidad y la masa.
Las propiedades físicas pueden ayudar a identificar sustancias sin necesidad de utilizarlas en una reacción. Hay dos tipos de propiedades físicas: intensivas y extensivas.
Las propiedades físicasintensivas no dependen de la cantidad de material, como el punto de ebullición, la densidad o la temperatura.
Las propiedades físicas extensivas sí dependen de la cantidad, como la masa, la longitud y la forma.
Otros ejemplos de propiedades físicas son la maleabilidad (la capacidad de una sustancia para moldearse en láminas finas), la dureza, la solubilidad y la conductividad eléctrica. Podemos utilizar estas propiedades para determinar la identidad de compuestos o elementos desconocidos.
Supongamos que te entregan tres bolas de metal. Todas tienen el mismo tamaño y forma, y todas son de color plateado. ¿Cómo podemos distinguirlas? Una forma es determinar sus densidades.
| Nombre del metal | Densidad (g/cm3) |
| Aluminio | 2.70 |
| Estaño | 5.75 |
| Hierro | 7.86 |
| Plata | 10.5 |
| Zinc | 7.14 |
Todos estos metales tienen un color similar, pero como puedes ver, sus densidades varían lo suficiente como para que podamos distinguirlos. Tras medir la densidad de cada bola tres veces para medir la precisión, obtenemos estos resultados: bola 1 (2,72 g/cm3), bola 2 (7,87 g/cm3) y bola 3 (10,3 g/cm3). Basándonos en nuestro gráfico, vemos que la bola 1 es de aluminio, la bola 2 es de hierro y la bola 3 es de plata.
La fórmula de la densidad es \(D = \frac{masa}{volumen}\). Entonces, ¿cómo la calcularíamos utilizando nuestro ejemplo de la pelota?
En primer lugar, pesaríamos las pelotas con una balanza para determinar la masa. A continuación, determinaríamos el volumen utilizando un método llamadodesplazamiento de agua. Llenarías un vaso de precipitados con una cantidad conocida de agua (digamos 50 ml) y dejarías caer la pelota dentro del vaso. Luego medirías el nuevo volumen del agua y lo restarías del inicial para obtener el volumen de la bola. Este método se utiliza mejor con objetos de forma irregular cuyo volumen no puede medirse fácilmente con una regla o una cinta métrica.
Aunque la densidad se define como masa/volumen, normalmente siempre utilizamos peso por volumen. Como siempre nos afecta la gravedad (al menos en la Tierra), la distinción entre ambas carece de sentido.
Propiedades químicas
Una propiedad química es el potencial de una sustancia para sufrir un cambio químico. Describe cómo se comportaría en determinadas situaciones. Por ejemplo, la inflamabilidad determina la probabilidad de que algo se incendie.
Una diferencia clave entre una propiedad química y una física es que una propiedad física describe lo que una sustancia es actualmente, mientras que una propiedad química describe lo que una sustancia puede hacer. Esto puede resultar un poco confuso, así que vamos a desglosarlo. Las propiedades químicas tienen que ver con el potencial: el potencial de incendiarse, corroerse, oxidarse, etc. Una vez que una sustancia hace realmente algo de eso, su identidad (composición química) cambia. Por ejemplo, el hierro (Fe) puede oxidarse, pero una vez que lo hace, ¡ya no es hierro! En su lugar, es óxido de hierro (Fe(OH)3).
Ahora bien, ¿qué pasa con las propiedades físicas como el punto de ebullición? Hervir es algo que puede hacer un líquido, ¿no? No del todo, con "puede hacer" nos referimos a "puede realizar un cambio químico ". La diferencia clave aquí es que una vez que un líquido hierve, sigue siendo la misma molécula. El agua, independientemente del estado en que se encuentre, tiene el mismo punto de ebullición. Así que por "actualmente es", queremos decir que "esta propiedad puede observarse sin que se produzca un cambio químico".
Fig. 1. Cuando esta cadena de hierro se expuso a la humedad, se oxidó y se oxidó. La capacidad de oxidarse es una propiedad química del hierro. Fuente: Pixabay.
La capacidad del hierro para oxidarse es una propiedad química. Entonces, ¿cómo podemos distinguir las sustancias utilizando propiedades químicas?
Supongamos que te dan dos trozos plateados de metal y te desafían a determinar qué son basándose sólo en sus propiedades químicas. Para hacerlo fácil, nos dicen que uno es estaño y el otro potasio. El potasio reacciona violentamente cuando se echa en agua debido a la creación de gas hidrógeno. El estaño, sin embargo, no reacciona con el agua en condiciones normales. Así que podemos coger un trocito de cada uno de nuestros metales y colocarlos en agua (¡con protección!) y el que reaccione será el potasio.
¿Qué son los cambios químicos y físicos?
Ahora que ya hemos tratado las propiedades químicas y físicas, veamos los cambios físicos y químicos .
Cambios físicos
Un cambio físico es cualquier cambio que no modifica la identidad de la sustancia.
Hay varios tipos de cambios físicos, algunos comunes son los cambios en el estado de la materia (ebullición, congelación, etc.), el corte/doblado/rotura, la separación de una mezcla y la creación de una mezcla.
Cuando derretimos hielo, se convierte en agua. Aunque cambie el nombre de la sustancia, laestructura at ómica sigue siendo la misma.
Mezclas frente a reacciones químicas
Veamos otro cambio físico: disolver sal en agua. Aunque ahora la sal está separada en iones, puede volver a ser sal sólida si se hierve el agua. El agua salada es una mezcla, más concretamente, una mezcla homogénea. Una mezcla homogénea es una sustancia formada por dos o más compuestos o elementos que es uniforme. Si tomara una muestra de 1 mL de 50 mL de solución de agua salada, ese 1 mL sería representativo de la totalidad.
En el otro tipo de mezcla, una mezcla heterogénea, la composición no es uniforme. Un ejemplo de ello es el aceite y el agua. Si vertiera parte del líquido, sólo obtendría aceite (ya que es menos denso).
La diferencia clave entre una mezcla y una reacción química es que una mezcla es reversible. Y lo que es más importante, es reversible utilizando sólo cambios físicos como hervir, tamizar o separar por densidad.
Cambios químicos
Uncambio químico es cualquier cambio que sí modifica la identidad de la sustancia. Este cambio puede ser reversible, pero sólo mediante otro cambio químico, Un cambio químico también puede llamarse reacción química
El componente clave de un cambio químico es que cambia la identidad del reactivo o reactivos. La molécula o moléculas con las que empezamos son distintas de nuestro producto final.
Cuando congelamos agua, ¡seguimos teniendo moléculas de agua! En un cambio químico, se rompen/forman enlaces, por lo que acabamos con moléculas diferentes.
Veamos como ejemplo la reacción del butano y el oxígeno.
\(2C_4H_{10} + 13O_2 en flecha recta 8CO_2 + 10H_2O\)
En esta reacción, el butano se convierte en dióxido de carbono y agua. Laúnica forma de recuperar el butano es mediante más reacciones químicas. El butano se utiliza habitualmente como líquido encendedor debido a su inflamabilidad ( propiedad química). La reacción en sí es el cambio.
Fig. 2. La combustión del butano libera energía calorífica en forma de fuego, por eso se utiliza habitualmente c omo líquido encendedor. Fuente: Pixabay.
Ejemplos de cambios físicos y químicos
Para comprender los cambios físicos y químicos, veremos algunos ejemplos de ambos:
Ejemplos de cambios físicos:
- Fusión: Cuando el hielo se funde, pasa del estado sólido al líquido, pero su composición química sigue siendo la misma.
- Corte: Cuando un trozo de papel se corta en trozos más pequeños, su aspecto físico cambia, pero sigue estando formado por los mismos materiales.
- Hervir: Cuando el agua hierve, pasa del estado líquido al gaseoso, pero sigue estando formada por las mismas moléculas.
Ejemplos de cambios químicos:
- Combustión: Cuando la madera arde, sufre una reacción química con el oxígeno del aire para producir dióxido de carbono, vapor de agua y cenizas.
- Oxidación: Cuando el hierro se oxida, sufre una reacción química con el oxígeno del aire para formar óxido de hierro.
- Digestión: Cuando los alimentos se digieren en el estómago, sufren una serie de reacciones químicas para descomponer moléculas complejas en otras más simples que puedan ser absorbidas por el organismo.
Compara y contrasta los cambios físicos y químicos
Las diferencias entre estos dos tipos de cambios pueden resumirse en el cuadro siguiente:
| Cambio físico | Cambio químico |
| La identidad permanece igual | La identidad cambia |
| Las combinaciones de moléculas dan lugar a mezclas | Las combinaciones/reacciones de moléculas dan lugar a productos |
| Las combinaciones sólo pueden invertirse mediante cambios físicos | Las combinaciones sólo pueden invertirse mediante cambios químicos |
| Fácilmente reversibles | Difícil o imposible de invertir |
| Cambio sólo de las propiedades físicas | Cambio de propiedades físicas y químicas |
Cambios físicos y químicos - Puntos clave
- Una propiedad física es un rasgo que puede verse y/o medirse sin cambiar la identidad de la sustancia. Algunos ejemplos son la densidad, la masa y el punto de fusión.
- Una propiedad química es el potencial de esa sustancia para sufrir un cambio químico. Describe cómo se comportaría en determinados escenarios. Por ejemplo, la inflamabilidad determina la probabilidad de que algo se incendie.
- Un cambio físico es cualquier cambio que no modifica la identidad de la sustancia.
- Uncambio químico es cualquier cambio que sí modifica la identidad de la sustancia. Este cambio puede ser reversible, pero sólo mediante otro cambio químico, Un cambio químico también puede llamarse reacción química.
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