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Octavo 8° · Ciencias Naturales
El cambio · El cambio en los sistemas materiales

Cambios físicos y cambios químicos

Te conviene dominar: Los cambios de estado (grado sexto de Básica Secundaria)
Te conviene dominar: Sustancias puras y mezclas (grado sexto de Básica Secundaria)

Derrites un cubito de hielo en la mano y quemas un trozo de papel en el fogón de la casa de tus abuelos. En los dos casos algo "desaparece" tal como lo conocías, pero solo en uno puedes recuperarlo enfriando. ¿Qué diferencia hay realmente entre esas dos transformaciones?

Cambios físicos: la sustancia sigue siendo la misma

Arrugas papel aluminio, partes una tiza en dos o derrites mantequilla en una sartén caliente: su forma o su estado cambian por completo, pero ¿siguen siendo aluminio, tiza y mantequilla?

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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Dejas un vaso con cubitos de hielo sobre el mesón de la cocina y, al rato, se han convertido en agua líquida, como se muestra en la figura. ¿Ha aparecido alguna…

Dejas un vaso con cubitos de hielo sobre el mesón de la cocina y, al rato, se han convertido en agua líquida, como se muestra en la figura.

hielo agua líquida

¿Ha aparecido alguna sustancia nueva? ¿Se trata de un cambio físico o de un cambio químico? Justifica tu respuesta.

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Echas una cucharada de sal en el agua donde cocinas la pasta y la sal desaparece a la vista, como se muestra en la figura. ¿Se ha transformado en otra sustancia? ¿Cómo…

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

sal sin disolver sal disuelta

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

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Tras desinfectar una herida con alcohol, la piel se seca sola en unos segundos porque el alcohol se evapora. ¿Dejó de ser alcohol? Clasifica el cambio y razona tu…

Tras desinfectar una herida con alcohol, la piel se seca sola en unos segundos porque el alcohol se evapora. ¿Dejó de ser alcohol? Clasifica el cambio y razona 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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Quemas 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…

Quemas 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 acaba cubierto de una capa rojiza de óxido. ¿Es un cambio físico o químico? Explica qué le ha pasado al hierro del clavo.

Un clavo olvidado a la intemperie en el balcón acaba cubierto de una capa rojiza de óxido. ¿Es un cambio físico o químico? Explica qué le ha pasado 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 el sartén?

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El criterio: sustancias nuevas, no solo apariencia

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

En el colegio se suele pedir que justifiques con evidencias: comparas lo que observas antes y después (color, olor, si se disuelve, si conduce la corriente) y concluyes si hay sustancias distintas.

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 y humo CO₂ y H₂O
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Completa la frase y pon un ejemplo cotidiano de cada caso: «En un cambio físico no se forman sustancias $\dots$, mientras que en un cambio químico las sustancias…

Completa la frase y pon 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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Piensa en estas dos situaciones de la cocina: congelas agua para hacer cubitos y luego los dejas derretir, y tuestas una tajada de pan hasta que se dora. Indica cuál de…

Piensa en estas dos situaciones de la cocina: congelas agua para hacer cubitos y luego los dejas derretir, y tuestas una tajada de pan hasta que se dora. Indica cuál de los dos cambios es reversible y cuál no, y explica qué relación tiene eso con que sean físicos o químicos.

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En un taller de cerámica, Santiago modela una figura con arcilla húmeda (proceso A) y después la cuecen en un horno, de modo que ya no vuelve a ablandarse ni mojándola…

En un taller de cerámica, Santiago modela una figura con arcilla húmeda (proceso A) y después la cuecen en un horno, de modo que ya no vuelve a ablandarse ni mojándola (proceso B).

  1. a) Clasifica cada proceso en físico o químico.
  2. b) Justifica tu clasificación usando la reversibilidad de cada uno.
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Los cambios de estado, aunque parezcan drásticos, son físicos

Ya estudiaste los cambios de estado en años anteriores. Aquí solo importa algo: ¿son físicos o químicos?

El hielo que pones en el termo del tinto se funde y sigue siendo agua. El agua caliente de la aguapanela también se evapora: pasa a vapor sin dejar de ser agua. Son cambios de estado y, por lo tanto, cambios físicos.

Mueve el deslizador: con esta sustancia (parecida al dióxido de carbono) pasas de sólido a gas sin que aparezca ningún líquido. Es un cambio muy vistoso, pero sigue siendo la misma sustancia todo el tiempo.

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En los conciertos 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…

En los conciertos 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? Explica por qué no queda nada que «recoger» al final.
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Practica★★☆Sin empezar
Sacas una botella fría de la nevera 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…

Sacas una botella fría de la nevera 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 dentro. Explica 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) Nombra los dos cambios de estado que se encadenan dentro de la secadora.
  2. b) ¿Son físicos o químicos? Justifícalo.
  3. c) Explica 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)

Ampliación: la digestión encadena ambos tipos de cambio. Masticar trocea el alimento sin transformarlo (físico). Después, la saliva y los jugos gástricos descomponen esas moléculas en otras más pequeñas que el cuerpo puede absorber (químico). Sin la segunda parte, trocear solo no alimentaría ninguna célula.

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Para hacer un ponqué, Nora funde chocolate al baño de María y, después de mezclarlo con los demás ingredientes, hornea la masa. La figura resume los dos procesos: a)…

Para hacer un ponqué, Nora funde chocolate al baño de 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) Razona 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

Identifica el cambio físico y el cambio químico que ocurren uno tras otro y explica en qué se diferencian.

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

Calientas azúcar a fuego suave para hacer caramelo: primero se funde en un líquido dorado; pero, si te despistas, se oscurece, desprende olor a quemado y acaba 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) Razona por qué el caramelo líquido, al enfriarse, vuelve a ser un sólido dulce, mientras que el azúcar quemada no tiene vuelta atrás.
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Cuando comes un sándwich, los dientes lo trocean al masticar y, después, la saliva y los jugos del estómago transforman los alimentos en sustancias nuevas que el cuerpo…

Cuando comes un sándwich, los dientes lo trocean al masticar y, después, la saliva y los jugos del estómago transforman los alimentos en sustancias nuevas que el cuerpo puede absorber.

  1. a) Identifica el cambio físico y los cambios químicos del proceso.
  2. b) Razona por qué el troceado, por sí solo, no bastaría para alimentar a tus células.
  3. c) ¿Es reversible alguno de esos cambios? Relaciónalo con su clasificación.
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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 tableta 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 tableta olla hirviendo cambio físico sale H₂O: la misma sustancia tableta efervescente cambio químico se forma CO₂: sustancia nueva
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Pones agua a calentar y, cuando hierve, suben burbujas enormes. En otro vaso echas una pastilla efervescente en agua fría y también suben burbujas por todas partes, como…

Pones agua a calentar y, cuando hierve, suben burbujas enormes. En otro vaso echas 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) Explica 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) Describe dos comprobaciones que harías para demostrar que se ha formado una sustancia nueva.
  3. c) ¿Por qué no basta con decir «ha cambiado de aspecto» para concluir que es químico?
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En verano hay que rellenar la piscina porque el agua desaparece poco a poco, y también hay que añadir cloro nuevo cada cierto tiempo porque el anterior se ha consumido…

En verano hay que rellenar la piscina porque el agua desaparece poco a poco, y también hay que añadir cloro nuevo cada cierto tiempo porque el anterior se ha consumido desinfectando.

  1. a) Clasifica los dos procesos (perder agua y consumirse el cloro) en físico o químico.
  2. b) ¿Por qué el agua se repone con la manguera pero el cloro hay que comprarlo de nuevo?
  3. c) Razona qué les pasaría a los microorganismos del agua si el cloro no se transformara en sustancias nuevas al actuar.
Resolver

Volvamos 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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