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El cambio · El cambio en los sistemas materiales

Cambios físicos y cambios químicos

Te conviene dominar: Los cambios de estado (sétimo año (III Ciclo de la Educación General Básica))
Te conviene dominar: Sustancias puras y mezclas (sétimo año (III Ciclo de la Educación General Básica))

Usted sostiene un cubito de hielo en la mano y, en el fogón de leña de la casa de su abuela en Pérez Zeledón, ve arder un trozo de papel. En los dos casos algo "desaparece" tal como lo conocía, pero solo en uno puede recuperarlo enfriando. ¿Qué diferencia hay realmente entre esas dos transformaciones?

Esta página repasa lo que ya vio en sétimo año sobre los cambios de la materia y es la base para entender qué es una reacción química: un cambio que forma sustancias nuevas.

Cambios físicos: la sustancia sigue siendo la misma

Usted arruga papel aluminio, parte una tiza en dos o derrite 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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Usted deja un vaso con cubitos de hielo sobre la encimera y, al rato, se han convertido en agua líquida, como se muestra en la figura. ¿Ha aparecido alguna sustancia…

Usted deja un vaso con cubitos de hielo sobre la encimera 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? Justifique su respuesta.

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

Usted echa una cucharada de sal en el agua donde cuece 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 podría recuperar la sal?

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Tras desinfectar una cortada con alcohol, la piel se seca sola en unos segundos porque el alcohol se evapora. ¿Ha dejado de ser alcohol? Clasifique el cambio y razone su…

Tras desinfectar una cortada con alcohol, la piel se seca sola en unos segundos porque el alcohol se evapora. ¿Ha dejado de ser alcohol? Clasifique el cambio y razone su 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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Usted quema unos papeles viejos en la chimenea y se transforman en cenizas, humo y calor. ¿Es un cambio físico o químico? ¿Podría recuperar el papel original de alguna…

Usted quema unos papeles viejos en la chimenea y se transforman en cenizas, humo y calor. ¿Es un cambio físico o químico? ¿Podría 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? Explique qué le pasó 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? Explique 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? ¿Podría 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? ¿Podría volver a tener el huevo crudo dejando enfriar la 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. Compare las propiedades de lo que tiene: 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 y humo CO₂ y H₂O
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Complete la frase y ponga un ejemplo cotidiano de cada caso: «En un cambio físico no se forman sustancias $\dots$, mientras que en un cambio químico las sustancias…

Complete la frase y ponga 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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Practica★☆☆Sin empezar
Piense en estas dos situaciones de la cocina: usted congela agua para hacer cubitos y luego los deja derretir, y tuesta una rebanada de pan hasta que se dora. Indique…

Piense en estas dos situaciones de la cocina: usted congela agua para hacer cubitos y luego los deja derretir, y tuesta una rebanada de pan hasta que se dora. Indique cuál de los dos cambios es reversible y cuál no, y explique qué relación tiene eso con que sean físicos o químicos.

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En un taller de cerámica, Mauricio 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, Mauricio 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) Clasifique cada proceso en físico o químico.
  2. b) Justifique su clasificación usando la reversibilidad de cada uno.
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Los cambios de estado, aunque parezcan drásticos, son físicos

Ya estudió los cambios de estado en sétimo año. Aquí solo importa algo: ¿son físicos o químicos?

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

Mueva el deslizador: con esta sustancia (parecida al dióxido de carbono) pasa 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? Explique por qué no queda nada que «recoger» al final.
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Usted saca una botella fría de la refrigeradora y, al cabo de un rato, está mojada por fuera, como se muestra en la figura. Su primo afirma que la botella gotea y que el…

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

agua fría aire gotas por fuera

Su primo afirma que la botella gotea y que el agua sale de dentro. Explique 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) Nombre los dos cambios de estado que se encadenan dentro de la secadora.
  2. b) ¿Son físicos o químicos? Justifíquelo.
  3. c) Explique 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.

Proceso encadenado: un combustible líquido se evapora (cambio físico) y el gas combustible 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 queque, Nora funde chocolate al baño María y, después de mezclarlo con los demás ingredientes, hornea la masa. La figura resume los dos procesos: a) ¿Cuál…

Para hacer un queque, Nora funde chocolate al 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) Razone su 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

Identifique el cambio físico y el cambio químico que ocurren uno tras otro y explique en qué se diferencian.

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Practica★★★Sin empezar
Usted calienta azúcar a fuego suave para hacer caramelo: primero se funde en un líquido dorado; pero, si se descuida, se oscurece, desprende olor a quemado y acaba…

Usted calienta azúcar a fuego suave para hacer caramelo: primero se funde en un líquido dorado; pero, si se descuida, 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) Razone 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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Practica★★★Sin empezar
Cuando usted come 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…

Cuando usted come 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) Identifique el cambio físico y los cambios químicos del proceso.
  2. b) Razone por qué el troceado, por sí solo, no bastaría para alimentar a sus células.
  3. c) ¿Es reversible alguno de esos cambios? Relaciónelo 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 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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Usted pone agua a calentar y, cuando hierve, suben burbujas enormes. En otro vaso echa una pastilla efervescente en agua fría y también suben burbujas por todas partes,…

Usted pone agua a calentar y, cuando hierve, suben burbujas enormes. En otro vaso echa 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) Explique 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) Describa dos comprobaciones que haría 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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Practica★★★Sin empezar
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) Clasifique 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) Razone qué les pasaría a los microorganismos del agua si el cloro no se transformara en sustancias nuevas al actuar.
Resolver

Vuelva 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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