QUÍMICA · REACCIONES Y CAMBIOS
Compara las sustancias antes y después en dieciocho ejemplos. Identifica qué se transforma y distingue un cambio químico de una disolución o una transformación nuclear.
Un cambio químico transforma unas sustancias o especies químicas en otras. Para reconocerlo, compara qué había antes y qué hay después: hierro que forma herrumbre, lactosa que se descompone en otros azúcares o cal viva que se convierte en hidróxido de calcio.
Puede intervenir un solo reactivo, como en una descomposición, o varios. No es necesario partir de sustancias puras. La energía puede transferirse como calor, luz o trabajo; un cambio de temperatura no basta por sí solo para demostrar una reacción.
OpenStax · Propiedades y cambios físicos y químicos
También se llama reacción química a esta transformación. Para seguir un proceso en su contexto, consulta los fenómenos químicos en seres vivos; para interpretar sus símbolos y proporciones, ve a cómo leer una ecuación química.
Estos diez casos muestran transformaciones en seres vivos y en el ambiente. Los mismos procesos también pueden aprovecharse en actividades humanas: natural e industrial describen el contexto, no tipos de reacción excluyentes.
En las ecuaciones, s = sólido, l = líquido, g = gas y aq = disuelto en agua. Las flechas dobles señalan un equilibrio. Los balances biológicos sin fases expresan una transformación global, no todos sus pasos.
EJEMPLO 1
Antes: CO₂ y agua. Después: carbohidratos y oxígeno.
Las plantas utilizan energía luminosa para producir materia orgánica a partir de dióxido de carbono y agua. Una ecuación global simplificada representa la formación de glucosa:
6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
La luz aporta energía; no es una sustancia que se convierta en azúcar. La ecuación resume numerosas etapas celulares, no una sola reacción elemental.
EJEMPLO 2
Antes: glucosa y oxígeno. Después: CO₂ y agua.
En la respiración aerobia, las células transforman nutrientes y aprovechan parte de la energía liberada. Para la glucosa, el balance global es:
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O
Es una parte del metabolismo. Otras rutas fabrican moléculas; metabolismo no significa solo degradación. Respirar aire y transformar nutrientes dentro de las células son procesos relacionados, pero distintos.
EJEMPLO 3
Antes: proteínas. Después: péptidos más pequeños.
En el estómago, la pepsina cataliza la ruptura por hidrólisis de enlaces peptídicos. Cambia la estructura de las moléculas del alimento; no se trata solo de triturarlo.
Esquema: proteínas + agua → péptidos más pequeños
La digestión química continúa en el intestino con otras enzimas. Los carbohidratos también se hidrolizan, pero mediante enzimas diferentes, como las amilasas. El esquema no es una ecuación molecular balanceada.
EJEMPLO 4
Antes: hierro, oxígeno y agua. Después: productos de corrosión.
Un objeto de hierro expuesto a humedad y oxígeno puede desarrollar herrumbre. Se forman compuestos de hierro diferentes del metal, entre ellos óxidos y oxihidróxidos.
La herrumbre es una mezcla cuya composición depende del ambiente. No todo mineral que contiene hierro es herrumbre, ni basta observar un color rojizo para identificarlo.
EJEMPLO 5
Antes: nitrito. Después: nitrato.
En una etapa de la nitrificación, microorganismos oxidan el ion nitrito a nitrato en presencia de oxígeno. La ecuación iónica global es:
2NO₂⁻(aq) + O₂(g) → 2NO₃⁻(aq)
NO₂⁻ es nitrito y NO₃⁻ es nitrato: son iones, no dióxido y trióxido de nitrógeno. La nitrificación también comprende una etapa previa de oxidación del amoníaco o amonio.
EJEMPLO 6
Antes: azúcares. Después: etanol y CO₂, si hay fermentación alcohólica.
Algunas levaduras transforman azúcares de una fruta mediante fermentación. La glucosa y la fructosa tienen la fórmula C₆H₁₂O₆; un balance global de fermentación alcohólica es:
C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂
El etanol es C₂H₅OH. La descomposición de una fruta puede seguir muchas rutas y formar distintos productos: no toda fruta deteriorada produce necesariamente alcohol.
EJEMPLO 7
Antes: metano y oxígeno. Después: CO₂ y agua, en combustión completa.
El metano puede arder al mezclarse con suficiente oxígeno y alcanzar las condiciones de ignición. La combustión completa se representa así:
CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)
Que un gas salga del subsuelo no demuestra que sea combustible ni que vaya a encenderse espontáneamente. La composición de la mezcla y la ignición importan; con combustión incompleta pueden formarse otros productos.
EJEMPLO 8
Antes: un sitio disponible de hemoglobina y O₂. Después: oxígeno unido a ese sitio.
La hemoglobina se une al oxígeno de forma reversible y lo libera en los tejidos. Es una interacción química de coordinación; el oxígeno permanece como O₂ al unirse.
Esquema de un sitio: Hb + O₂ ⇌ HbO₂
Hb es una abreviatura, no una fórmula molecular. Una molécula de hemoglobina posee cuatro sitios de unión. La oxigenación no debe confundirse con oxidar el hierro de la hemoglobina a Fe³⁺.
EJEMPLO 9
Antes: lactosa y agua. Después: glucosa y galactosa.
La lactasa del borde en cepillo del intestino delgado cataliza la hidrólisis de la lactosa. La transformación produce dos azúcares que pueden absorberse.
C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ (glucosa) + C₆H₁₂O₆ (galactosa)
Glucosa y galactosa tienen la misma fórmula molecular, pero estructuras diferentes. Las vellosidades aumentan la superficie de absorción; no sustituyen la acción de las enzimas digestivas.
EJEMPLO 10
Antes: carbonato y ácido. Después: sal disuelta, CO₂ y agua.
El carbonato de calcio puede reaccionar con los iones H⁺ de un ácido y desprender dióxido de carbono. El de magnesio se comporta de manera semejante en este tipo de reacción.
CaCO₃(s) + 2H⁺(aq) → Ca²⁺(aq) + CO₂(g) + H₂O(l)
MgCO₃(s) + 2H⁺(aq) → Mg²⁺(aq) + CO₂(g) + H₂O(l)
El simple contacto con agua no implica esa liberación de CO₂. En agua que contiene CO₂ disuelto puede ocurrir otra transformación: CaCO₃ + CO₂ + H₂O ⇌ Ca²⁺ + 2HCO₃⁻. En ese sentido se consume CO₂ y se forma bicarbonato.
Los siguientes ocho ejemplos relacionan las sustancias de partida con los productos. Son explicaciones de procesos; las ecuaciones no indican por sí solas cómo realizarlos.
EJEMPLO 11
Antes: Cl₂ y agua. Después: especies de cloro en disolución.
Al incorporarse cloro molecular al agua se establece un equilibrio que produce ácido hipocloroso. Una forma abreviada de escribirlo, con H⁺ para el protón acuoso, es:
Cl₂(aq) + H₂O(l) ⇌ HClO(aq) + H⁺(aq) + Cl⁻(aq)
HClO y ClO⁻ participan en la desinfección; su proporción depende del pH. Actúan mediante reacciones con componentes de los microorganismos. Disolver el gas y su reacción con el agua no son la misma etapa.
EJEMPLO 12
Antes: Fe²⁺ y MnO₄⁻ en medio ácido. Después: Fe³⁺ y Mn²⁺.
En medio suficientemente ácido, el permanganato acepta electrones del hierro(II). El hierro cambia de estado de oxidación y el permanganato se reduce:
MnO₄⁻(aq) + 5Fe²⁺(aq) + 8H⁺(aq) → Mn²⁺(aq) + 5Fe³⁺(aq) + 4H₂O(l)
La carga total es +17 a cada lado. El medio ácido forma parte de las condiciones: en otros medios pueden obtenerse productos de manganeso diferentes. Esta reacción no exige por sí misma una electrólisis.
EJEMPLO 13
Antes: hidrocarburos y oxígeno. Después: gases de combustión.
Gasolina y diésel son mezclas. El octano permite representar un modelo de combustión completa de un hidrocarburo, sin atribuir esa composición exacta a ambos combustibles:
2C₈H₁₈(l) + 25O₂(g) → 16CO₂(g) + 18H₂O(g)
En un motor de gasolina convencional se emplea una chispa; en un diésel, el aire comprimido alcanza la temperatura que permite encender el combustible inyectado. La expansión de los gases permite obtener trabajo mecánico.
EJEMPLO 14
Antes: celulosa y oxígeno. Después: CO₂ y agua, en el modelo de combustión completa.
La celulosa del papel es un polímero. Para una cadena representada por n unidades C₆H₁₀O₅, la ecuación simplificada es:
(C₆H₁₀O₅)ₙ + 6nO₂ → 6nCO₂ + 5nH₂O
n indica el número de unidades de la cadena. El papel real contiene otros componentes; las cargas minerales pueden dejar ceniza. Si la combustión es incompleta, también pueden quedar material carbonizado y otros productos.
EJEMPLO 15
Antes: celulosa. Después: material químicamente alterado y, en condiciones de carbonización, residuo rico en carbono.
El ácido sulfúrico puede favorecer procesos de deshidratación y carbonización de la celulosa. No se trata simplemente de retirar agua que estaba mojando el papel: cambia la estructura del material.
El resultado depende de la concentración, la temperatura y el tiempo de contacto. Un oscurecimiento aislado no demuestra una oxidación concreta. No hay una única ecuación sencilla que describa todos los productos del papel tratado.
Kang y Kim (2012) · Ácido sulfúrico y carbonización de celulosa
EJEMPLO 16
Antes: CaO y agua. Después: hidróxido de calcio.
La cal viva reacciona con agua y forma cal apagada, liberando calor. El producto ya no es óxido de calcio:
CaO(s) + H₂O(l) → Ca(OH)₂(s)
Mojar un sólido no siempre es un cambio químico; aquí sí lo es porque se forma otro compuesto. El hidróxido obtenido es poco soluble y una parte puede disolverse si hay agua en exceso.
EJEMPLO 17
Antes: ZnS y oxígeno. Después: ZnO y SO₂.
En el procesamiento de minerales de zinc, la tostación a alta temperatura transforma sulfuro en óxido. El azufre no desaparece: pasa, en el balance principal, a dióxido de azufre.
2ZnS(s) + 3O₂(g) → 2ZnO(s) + 2SO₂(g)
Es un proceso industrial con tratamiento de los gases emitidos. La ecuación representa la transformación principal; un concentrado mineral contiene además otras sustancias.
EJEMPLO 18
Antes: ZnO y ácido sulfúrico. Después: sulfato de zinc disuelto y agua.
El óxido de zinc reacciona como óxido básico con el ácido. El zinc permanece en estado de oxidación +2:
ZnO(s) + H₂SO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + H₂O(l)
Es una reacción ácido-base, distinta de atacar zinc metálico con ácido. En esta ecuación no se produce hidrógeno gaseoso. aq indica que la sustancia está en disolución acuosa.
En la fisión se divide un núcleo pesado y se forman núcleos más ligeros, liberándose energía. Cambia la identidad de los núcleos: por eso se clasifica como transformación nuclear, no como reacción química. En una reacción química se reorganizan electrones y enlaces; los núcleos conservan su identidad.
NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)
Los iones sodio y cloruro ya forman parte del cristal. Al disolverse se separan y quedan rodeados por moléculas de agua. En la clasificación escolar este caso se trata como cambio físico: no aparecen sodio metálico ni cloro gaseoso.
La disolución modifica las interacciones entre partículas y puede absorber o liberar calor. Que conduzca electricidad tampoco prueba una reacción: basta que existan iones móviles. No todas las sustancias se comportan igual con agua; la cal viva del ejemplo 16 sí reacciona y forma otro compuesto.
| Observación | Puede acompañar una reacción | También puede tener otra causa |
|---|---|---|
| Burbujas | Un carbonato con ácido produce CO₂. | Agua hirviendo: cambio de estado. |
| Cambio de color | El hierro forma productos de corrosión. | Mezclar colorantes sin reacción. |
| Cambio de temperatura | CaO y agua forman Ca(OH)₂ y liberan calor. | Enfriar agua sin cambiar su composición. |
| Un sólido parece desaparecer | ZnO reacciona con ácido. | NaCl se disuelve y sus iones se dispersan. |
La pregunta decisiva es qué especies se han transformado. El contexto, las propiedades y, cuando hace falta, un análisis permiten distinguir una reacción de un cambio físico. Algunas reacciones apenas muestran señales visibles.
1. El agua hierve y aparecen burbujas. ¿Es una prueba de cambio químico?
No. H₂O líquida pasa a vapor y conserva su identidad. Las burbujas son un indicio que hay que interpretar, no una prueba suficiente.
2. ¿Qué distingue la nitrificación de mover fertilizante de un lugar a otro?
En la etapa descrita, el nitrito NO₂⁻ se transforma en nitrato NO₃⁻. Transportar material sin cambiar sus especies es otro proceso.
3. ¿La luz se cuenta como reactivo material en la fotosíntesis?
No. Aporta energía. Los átomos de la glucosa y del oxígeno proceden de sustancias materiales, no de la luz.
4. ¿Toda reacción química es irreversible?
No. La unión y liberación de O₂ por la hemoglobina ejemplifica un equilibrio reversible de unión química.
5. ¿Cuánto CO₂ puede producir 1 mol de CaCO₃ con ácido suficiente?
La ecuación indica una relación 1:1: puede producir 1 mol de CO₂ si reacciona por completo. Hacen falta 2 mol de H⁺.
6. ¿Se conserva la carga en la oxidación de nitrito a nitrato?
Sí. A la izquierda hay 2 × (−1) = −2; a la derecha también −2. Hay dos átomos de N y seis de O a cada lado.
7. ¿Disolver sal y reaccionar cal viva con agua se clasifican igual?
No en estos ejemplos: el NaCl se disocia en iones que ya componían el cristal; el CaO reacciona y forma Ca(OH)₂.
8. ¿Por qué la fisión del uranio no es una reacción química?
Porque transforma núcleos atómicos. Una reacción química reorganiza electrones y enlaces, conservando la identidad de los núcleos.
Fuentes consultadas el 8 de octubre de 2026. Explicaciones y ejercicios: Editorial Ejemplode.