¿Cuál es la diferencia entre un cambio químico y un cambio físico?
Un cambio físico altera el tamaño, la forma o el estado de una sustancia, pero después sigue siendo la misma sustancia, como cuando el hielo se derrite y se convierte en agua. Un cambio químico, también llamado reacción química, transforma unas sustancias en otras nuevas con propiedades distintas, como cuando el hierro se convierte en óxido. La pregunta clave es siempre: ¿se ha formado una sustancia nueva?
Cambios físicos: la misma sustancia, otro aspecto
En un cambio físico, el aspecto de una sustancia cambia, pero sus partículas siguen siendo las mismas. Cortar papel, aplastar una lata, estirar una banda elástica y romper un vaso son cambios físicos. Los trozos son más pequeños o tienen otra forma, pero siguen siendo papel, metal, goma y vidrio.
Los cambios de estado también son cambios físicos. Cuando el hielo se derrite, se convierte en agua líquida, y cuando el agua hierve, se convierte en vapor, pero cada molécula sigue siendo H₂O; las moléculas solo se mueven más rápido y se separan más. El hielo seco, que es dióxido de carbono sólido, pasa directamente a gas a −78,5 °C. Esto se llama sublimación, y el gas sigue siendo CO₂.
Disolver azúcar o sal en agua suele considerarse un cambio físico, porque puedes recuperar el sólido dejando que el agua se evapore.
Cambios químicos: se forma algo nuevo
En un cambio químico, los enlaces entre los átomos de las sustancias iniciales se rompen y los átomos se unen en combinaciones nuevas. El resultado es una o más sustancias nuevas con propiedades nuevas. Los átomos no se destruyen; solo se reordenan.
Quemar madera, oxidarse el hierro, cocinar un huevo, hornear un pastel, agriarse la leche y digerir los alimentos son cambios químicos. Cuando el hierro se oxida, el metal gris y el oxígeno gaseoso se convierten en un sólido escamoso de color marrón rojizo: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃. Cuando el gas natural arde en una cocina, el metano y el oxígeno se convierten en dióxido de carbono y agua: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O.
Señales de un cambio químico
No puedes ver cómo se reordenan los átomos, pero sí buscar pistas. Las cinco señales más comunes son un cambio de color que no se debe a simplemente mezclar colores, la producción de un gas (burbujas o efervescencia), la formación de un sólido al mezclar dos líquidos (llamado precipitado), un cambio de temperatura y la emisión de luz. Un olor nuevo también puede ser una pista.
Al mezclar bicarbonato de sodio y vinagre se ven dos señales a la vez: hace efervescencia porque se forma dióxido de carbono gaseoso, y la mezcla se enfría ligeramente. La ecuación es NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂. Una vela encendida desprende calor y luz, y una manzana cortada se vuelve marrón al reaccionar con el oxígeno del aire.
Las pistas pueden engañar
Las señales son indicios, no pruebas. El agua hirviendo forma burbujas, pero las burbujas son solo vapor de agua, así que la ebullición es un cambio físico. Al mezclar pintura azul y amarilla se obtiene verde, pero las pinturas solo se han mezclado, no se han convertido en una sustancia nueva. Una bombilla encendida emite luz y calor, pero la bombilla no se transforma en nada nuevo.
Para decidirlo con seguridad, pregúntate si se ha formado una sustancia nueva con una fórmula química distinta. Que el cambio sea fácil de revertir también es una pista útil: el hielo derretido se congela de nuevo, pero un fósforo quemado no puede volver a ser un fósforo. Sin embargo, no todos los cambios físicos son fáciles de deshacer, ya que un plato roto sigue roto.
Comparaciones lado a lado
Comparar pares aclara la diferencia. Derretir mantequilla es un cambio físico, pero quemar una tostada es químico. Hervir agua es físico, pero pasar electricidad por el agua para separarla en hidrógeno y oxígeno gaseosos es químico: 2H₂O → 2H₂ + O₂. Romper una hoja de papel es físico, pero prenderle fuego es químico.
Los químicos también hablan de propiedades físicas y químicas. Las propiedades físicas, como el color, la densidad y el punto de fusión, pueden observarse sin cambiar la sustancia. Las propiedades químicas, como si algo arde o reacciona con un ácido, solo aparecen cuando se produce un cambio químico.
Puntos clave
- Un cambio físico altera el tamaño, la forma o el estado, pero la sustancia sigue siendo la misma, como cuando el hielo se derrite.
- Un cambio químico reordena los átomos en sustancias nuevas con propiedades nuevas, como cuando el hierro se oxida.
- Las señales de un cambio químico incluyen un cambio de color, burbujas de gas, un precipitado, un cambio de temperatura y luz.
- Las señales son pistas, no pruebas: el agua hirviendo forma burbujas, pero sigue siendo H₂O.
- La prueba decisiva es si se ha formado una sustancia nueva con una fórmula química distinta.
Ponte a prueba
Tres preguntas rápidas sobre esta lección.
1. ¿Cuál de estos es un cambio químico?
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Un hierro que se oxida — La oxidación convierte el hierro y el oxígeno en una sustancia nueva, el óxido de hierro(III).2. El agua hirviendo forma burbujas. ¿Por qué la ebullición sigue siendo un cambio físico?
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Las burbujas son vapor de agua, que sigue siendo H₂O — Las burbujas son la misma sustancia en otro estado, así que no se ha formado ninguna sustancia nueva.3. El bicarbonato de sodio y el vinagre hacen efervescencia al mezclarse. ¿Qué indica la efervescencia?