Volver a la portadaFisicoquímica · 2° año · Cambiar asignatura
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Secundaria 2° · Fisicoquímica
El cambio · El cambio en los sistemas materiales

Cambios físicos y cambios químicos

Derretís un cubito de hielo sacado de la heladera y quemás un papel con un fósforo. En los dos casos algo "desaparece" tal como lo conocías, pero solo en uno podés recuperarlo enfriando. ¿Qué diferencia hay realmente entre esas dos transformaciones?

Cambios físicos: la sustancia sigue siendo la misma

Arrugás papel de aluminio, partís una tiza en dos o derretís manteca en una sartén caliente: su forma o su estado cambian por completo, pero ¿siguen siendo aluminio, tiza y manteca?

Un cubito de hielo se funde al calentarlo y se convierte en agua líquida en un vaso; al enfriarla vuelve a solidificar. Abajo, vistas de cerca: las mismas moléculas de H₂O, ordenadas y fijas en el hielo y desordenadas y en movimiento en el agua líquida. hielo (sólido) (al calentar) se funde se solidifica (al enfriar) agua líquida ordenadas y fijas, vibran en su sitio desordenadas, se deslizan y cambian de sitio vistas de cerca H₂O misma sustancia, mismas moléculas
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Dejás un vaso con cubitos de hielo sobre la mesada y, al rato, se convirtieron en agua líquida, como se muestra en la figura. ¿Apareció alguna sustancia nueva? ¿Se trata…

Dejás un vaso con cubitos de hielo sobre la mesada y, al rato, se convirtieron en agua líquida, como se muestra en la figura.

hielo agua líquida

¿Apareció alguna sustancia nueva? ¿Se trata de un cambio físico o de un cambio químico? Justificá tu respuesta.

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Echás una cucharada de sal en el agua donde cocinás la pasta y la sal desaparece a la vista, como se muestra en la figura. ¿Se transformó en otra sustancia? ¿Cómo…

Echás una cucharada de sal en el agua donde cocinás la pasta y la sal desaparece a la vista, como se muestra en la figura.

sal sin disolver sal disuelta

¿Se transformó en otra sustancia? ¿Cómo llamamos a este tipo de cambio? ¿Cómo podrías recuperar la sal?

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Tras desinfectar un corte con alcohol, la piel se seca sola en unos segundos porque el alcohol se evapora. ¿Dejó de ser alcohol? Clasificá el cambio y razoná tu…

Tras desinfectar un corte con alcohol, la piel se seca sola en unos segundos porque el alcohol se evapora. ¿Dejó de ser alcohol? Clasificá el cambio y razoná tu respuesta.

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Cambios químicos: aparecen sustancias nuevas

Cambio químico: una hoja de papel (reactivo) arde y se transforma en cenizas, una sustancia nueva (producto), mientras se desprenden gases. arde gases papel (reactivo) cenizas (producto: sustancia nueva)
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Quemás unos papeles viejos en la chimenea y se transforman en cenizas, humo y calor. ¿Es un cambio físico o químico? ¿Podrías recuperar el papel original de alguna…

Quemás unos papeles viejos en la chimenea y se transforman en cenizas, humo y calor. ¿Es un cambio físico o químico? ¿Podrías recuperar el papel original de alguna manera?

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Un clavo olvidado a la intemperie en el balcón termina cubierto de una capa rojiza de óxido. ¿Es un cambio físico o químico? Explicá qué le pasó al hierro del clavo.

Un clavo olvidado a la intemperie en el balcón termina cubierto de una capa rojiza de óxido. ¿Es un cambio físico o químico? Explicá qué le pasó al hierro del clavo.

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Al freír un huevo, la clara, que era transparente y líquida, se vuelve blanca y sólida. ¿Es un cambio físico o químico? ¿Podrías volver a tener el huevo crudo dejando…

Al freír un huevo, la clara, que era transparente y líquida, se vuelve blanca y sólida. ¿Es un cambio físico o químico? ¿Podrías volver a tener el huevo crudo dejando enfriar la sartén?

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Reacciones cotidianas con nombre

Muchas reacciones de todos los días se agrupan en cuatro tipos sencillos:

  • Combustión: una sustancia reacciona con el oxígeno y libera energía. Ejemplo: el gas de la garrafa que arde en la cocina.

  • Redox (corrosión): un metal reacciona con el oxígeno y se oxida. Ejemplo: el clavo de hierro que se llena de óxido.

  • Síntesis: dos o más sustancias se unen para formar una sola. Ejemplo: el hidrógeno y el oxígeno forman agua.

  • Descomposición: una sustancia se rompe en otras más simples. Ejemplo: al calentar azúcar en exceso se descompone en sustancias nuevas (carbón y vapor de agua): por eso se oscurece y amarga.

Ecuaciones químicas: cómo se escribe una reacción

Los químicos resumen una reacción con una ecuación: los reactivos a la izquierda, los productos a la derecha y una flecha en el medio. Un ejemplo es el zinc con el ácido clorhídrico, que desprende un gas (hidrógeno):

$$Zn\,(s) + 2\,HCl\,(aq) \rightarrow ZnCl_2\,(aq) + H_2\,(g)$$

Se lee: «un átomo de zinc sólido reacciona con dos unidades de HCl disueltas en agua y forma una unidad de cloruro de zinc disuelta y una molécula de hidrógeno gaseoso». Fijate que el cloruro de zinc no es una molécula sino una unidad fórmula (un átomo de Zn por cada dos de Cl). Las letras entre paréntesis indican el estado: (s) sólido, (l) líquido, (g) gas, (aq) disuelto en agua.

Un dibujo de partículas muestra que los átomos se conservan: antes y después hay 4 de H y 2 de O, pero agrupados de otra manera.

Modelo de partículas de 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O: antes, dos moléculas de hidrógeno y una de oxígeno; después, dos moléculas de agua. Los átomos se conservan. 2 H₂ + O₂ 2 H₂O

El criterio: sustancias nuevas, no solo apariencia

Hay que comparar lo que había al principio con lo que hay al final. Compará las propiedades de lo que tenés: color, olor, dureza, si conduce la electricidad, cómo reacciona con otras sustancias.

Comparación a dos escalas. Cambio físico: el hielo se funde y las moléculas de H₂O son las mismas, solo cambia su orden. Cambio químico: la madera arde y sus moléculas se transforman en otras nuevas, como CO₂ y H₂O. mismas sustancias cambio físico sustancias nuevas cambio químico hielo agua líquida H₂O H₂O madera ceniza CO₂ y H₂O
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Completá la frase y poné un ejemplo cotidiano de cada caso: «En un cambio físico no se forman sustancias $\dots$, mientras que en un cambio químico las sustancias…

Completá la frase y poné un ejemplo cotidiano de cada caso: «En un cambio físico no se forman sustancias $\dots$, mientras que en un cambio químico las sustancias iniciales se transforman en sustancias $\dots$ con propiedades distintas».

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Pensá en estas dos situaciones de la cocina: congelás agua para hacer cubitos y después los dejás derretir, y tostás una rebanada de pan hasta que se dora. Indicá cuál…

Pensá en estas dos situaciones de la cocina: congelás agua para hacer cubitos y después los dejás derretir, y tostás una rebanada de pan hasta que se dora. Indicá cuál de los dos cambios es reversible y cuál no, y explicá qué relación tiene eso con que sean físicos o químicos.

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Tu amiga sostiene: «El agua del charco se evapora con el sol y luego vuelve a caer como lluvia; por lo tanto, todos los cambios son reversibles y los cambios químicos no…

Tu amiga sostiene: «El agua del charco se evapora con el sol y luego vuelve a caer como lluvia; por lo tanto, todos los cambios son reversibles y los cambios químicos no existen».

  1. a) Poné un ejemplo cotidiano, distinto del suyo, que apoye la primera parte de su razonamiento.
  2. b) Poné un ejemplo que demuestre que su conclusión es falsa.
  3. c) Escribí una conclusión correcta que relacione reversibilidad y tipo de cambio.
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Los cambios de estado, aunque parezcan drásticos, son físicos

Ya conocés los cambios de estado: fusión, solidificación, vaporización, licuación (o condensación), sublimación o volatilización (sólido→gas) y sublimación inversa o deposición (gas→sólido). Acá solo importa algo: ¿son físicos o químicos? Son físicos: las partículas no cambian. Además, los puntos de fusión y de ebullición son propiedades intensivas de cada sustancia.

Movés el deslizador y mirás cómo se mueven las partículas en cada estado: al subir la temperatura la sustancia pasa de sólido a líquido y luego a gas, y siempre es la misma sustancia. Es un cambio muy vistoso, pero las partículas no cambian. (El hielo seco es un caso especial: a la presión normal no pasa por el estado líquido, sino que sublima directamente de sólido a gas.)

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En los recitales se usa hielo seco, que es dióxido de carbono sólido a unos $-78\ \celsius$: no deja ningún charco, porque pasa directamente de sólido a gas (invisible);…

En los recitales se usa hielo seco, que es dióxido de carbono sólido a unos $-78\ \celsius$: no deja ningún charco, porque pasa directamente de sólido a gas (invisible); al estar tan frío, ese gas condensa la humedad del aire y forma esa niebla tan vistosa. El diagrama muestra los cambios de estado posibles; la flecha naranja señala el que sufre el hielo seco:

? sólido líquido gas
  1. a) ¿Qué cambio de estado sufre el hielo seco?
  2. b) ¿Es un cambio físico o químico? Explicá por qué no queda nada que «recoger» al final.
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Sacás una botella fría de la heladera y, al cabo de un rato, está mojada por fuera, como se muestra en la figura. Tu primo afirma que la botella gotea y que el agua sale…

Sacás una botella fría de la heladera y, al cabo de un rato, está mojada por fuera, como se muestra en la figura.

agua fría aire gotas por fuera

Tu primo afirma que la botella gotea y que el agua sale de adentro. Explicá qué cambio físico ocurre en realidad y de dónde procede esa agua.

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La secadora de ropa calienta el tambor, el agua de la ropa húmeda se convierte en vapor y, después, una zona fría del aparato lo transforma de nuevo en líquido, que se…

La secadora de ropa calienta el tambor, el agua de la ropa húmeda se convierte en vapor y, después, una zona fría del aparato lo transforma de nuevo en líquido, que se recoge en un depósito. El esquema resume el recorrido del agua:

tambor con ropa húmeda vapor zona fría depósito
  1. a) Nombrá los dos cambios de estado que se encadenan dentro de la secadora.
  2. b) ¿Son físicos o químicos? Justificalo.
  3. c) Explicá por qué se puede decir que el agua «ha hecho un viaje de ida y vuelta» y qué ocurriría si alguno de esos cambios fuera químico.
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Procesos encadenados: primero físico, luego químico

A veces un cambio físico es solo el paso previo de un cambio químico. Hay que mirar cada tramo por separado.

Cadena de procesos: el combustible líquido se evapora (cambio físico) y el gas resultante arde (cambio químico), formando sustancias nuevas como CO₂ y vapor de agua. combustible líquido se evapora (físico) gas combustible arde (químico) CO₂ y H₂O (sustancias nuevas)
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Para hacer un bizcochuelo, Nora derrite chocolate a baño María y, después de mezclarlo con los demás ingredientes, hornea la masa. La figura resume los dos procesos: a)…

Para hacer un bizcochuelo, Nora derrite chocolate a baño María y, después de mezclarlo con los demás ingredientes, hornea la masa. La figura resume los dos procesos:

fundir chocolate hornear la masa
  1. a) ¿Cuál de los dos procesos es un cambio físico y cuál es químico?
  2. b) Razoná tu respuesta pensando en cuál de ellos podría «deshacerse» enfriando.
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En un encendedor, el combustible líquido del depósito se convierte en gas al salir por la válvula y, a continuación, ese gas arde produciendo la llama. La figura resume…

En un encendedor, el combustible líquido del depósito se convierte en gas al salir por la válvula y, a continuación, ese gas arde produciendo la llama. La figura resume la cadena de procesos:

proceso 1 proceso 2 butano líquido butano gas llama

Identificá el cambio físico y el cambio químico que ocurren uno tras otro y explicá en qué se diferencian.

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Calentás azúcar a fuego suave para hacer caramelo: primero se funde en un líquido dorado; pero, si te distraés, se oscurece, desprende olor a quemado y termina…

Calentás azúcar a fuego suave para hacer caramelo: primero se funde en un líquido dorado; pero, si te distraés, se oscurece, desprende olor a quemado y termina amargando.

  1. a) ¿Qué tramo del proceso es un cambio físico?
  2. b) ¿Qué tramo es un cambio químico y qué señales lo delatan?
  3. c) Razoná por qué el caramelo líquido, al enfriarse, vuelve a ser un sólido dulce, mientras que del azúcar quemada no hay vuelta atrás.
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Casos que cuestan diferenciar

Comparación entre una olla de agua hirviendo, donde el vapor se condensa en gotas bajo la tapa fría (cambio físico, misma sustancia), y un vaso de agua con una pastilla efervescente que desprende burbujas de dióxido de carbono, un gas nuevo (cambio químico). tapa fría gotas de agua vapor de agua (H₂O gas) burbujas de CO₂ gas nuevo agua pastilla olla hirviendo cambio físico sale H₂O: la misma sustancia pastilla efervescente cambio químico se forma CO₂: sustancia nueva
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Ponés agua a calentar y, cuando hierve, suben burbujas enormes. En otro vaso echás una pastilla efervescente en agua fría y también suben burbujas por todas partes, como…

Ponés agua a calentar y, cuando hierve, suben burbujas enormes. En otro vaso echás una pastilla efervescente en agua fría y también suben burbujas por todas partes, como se muestra en la figura.

agua hirviendo pastilla en agua fría
  1. a) ¿En cuál de los dos casos hay una reacción química?
  2. b) El vapor de la olla, al tocar una tapa fría, vuelve a convertirse en gotas de agua: ¿qué demuestra esto sobre la primera situación?
  3. c) Explicá por qué «salen burbujas» no es una prueba suficiente para afirmar que hay un cambio químico.
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En el laboratorio, el profesor calienta fuertemente una cinta de metal brillante dentro de un crisol tapado y esta se convierte en un polvo blanquecino que ya no se…

En el laboratorio, el profesor calienta fuertemente una cinta de metal brillante dentro de un crisol tapado y esta se convierte en un polvo blanquecino que ya no se dobla ni conduce la corriente como el metal.

  1. a) ¿Es un cambio físico o químico?
  2. b) Describí dos comprobaciones que harías para demostrar que se formó una sustancia nueva.
  3. c) ¿Por qué no alcanza con decir «cambió de aspecto» para concluir que es químico?
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Las pilas del control remoto de la tele se «gastan» y hay que tirarlas, mientras que la batería del celular se recarga cada noche y vuelve a funcionar. a) ¿Qué tipo de…

Las pilas del control remoto de la tele se «gastan» y hay que tirarlas, mientras que la batería del celular se recarga cada noche y vuelve a funcionar.

  1. a) ¿Qué tipo de cambio ocurre dentro de una pila cuando se gasta?
  2. b) Si la batería del celular «vuelve» al recargarla, ¿significa eso que en su interior ocurre un cambio físico? Razoná tu respuesta aplicando el criterio de las sustancias nuevas.
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Volvé al principio: al fundir el cubito de hielo las moléculas siguen siendo de agua y basta enfriar para recuperarlo (cambio físico). Al quemar el papel, la celulosa reacciona y se convierte en ceniza, humo y vapor de agua, sustancias nuevas que no vuelven a formar papel al enfriarse (cambio químico).

Resumen

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