Los Cambios en la Materia

Tu móvil se calienta cuando lo usas, pero sigue siendo el mismo móvil. Sin embargo, cuando enciendes una cerilla, el fósforo desaparece para siempre y aparecen gases y cenizas. Esta es la diferencia clave que necesitas entender.

Los fenómenos físicos no cambian la composición de las sustancias. Puedes derretir hielo y volver a congelarlo mil veces: siempre será H₂O. También ocurre cuando arrugas papel o calientas metal.

Los fenómenos químicos crean sustancias completamente nuevas. Los reactivos (sustancias iniciales) se transforman en productos (sustancias finales) con propiedades totalmente diferentes. Es como si fuera magia, pero tiene una explicación científica perfecta.

💡 Dato curioso: En la reacción NaOH + HCl → NaCl + H₂O, dos sustancias corrosivas peligrosas se convierten en sal de mesa y agua, ¡ambas necesarias para vivir!

Las Reacciones Químicas Explicadas

En una reacción química, los átomos de los reactivos se reorganizan rompiendo enlaces viejos y formando otros nuevos. Es como desarmar dos construcciones de LEGO y usar las piezas para hacer algo completamente diferente.

Puedes reconocer una reacción por cambios visibles: colores nuevos, gases que se forman, sólidos que aparecen o desaparecen, luz, calor o incluso explosiones. Aunque a veces no notes nada con tus sentidos.

Las reacciones exotérmicas liberan calor (como una hoguera), mientras que las endotérmicas absorben calor (como cuando se enfría una bolsa de hielo instantáneo). La diferencia está en si necesitan energía o la liberan.

Ley de Lavoisier: "La masa de los reactivos siempre iguala la masa de los productos". Los átomos no desaparecen ni aparecen de la nada, solo se reordenan. ¡Es la primera ley de la química!

Ecuaciones Químicas y Ajuste

Las ecuaciones químicas son como recetas de cocina: te dicen exactamente qué necesitas y qué obtendrás. Los coeficientes estequiométricos (esos números delante de las fórmulas) indican cuántas moléculas de cada sustancia participan.

Para ajustar una ecuación, necesitas que haya el mismo número de cada tipo de átomo en ambos lados. Es como equilibrar una balanza: 2HCl + Ca → CaCl₂ + H₂ está bien ajustada porque hay 2 átomos de H, 2 de Cl y 1 de Ca en cada lado.

El truco para ajustar es empezar por los elementos que aparecen en menos lugares. Primero los metales, después los no metales, y por último el oxígeno y el hidrógeno. Nunca cambies las fórmulas, solo añade coeficientes.

💡 Consejo práctico: Si ves fracciones como 9/2, multiplica toda la ecuación por 2 para trabajar con números enteros. ¡Es mucho más fácil!

A veces verás símbolos como (s) sólido, (l) líquido, (g) gas y (ac) acuoso. Te ayudan a visualizar mejor lo que está pasando en la reacción.

Tipos de Reacciones Químicas

Existen varios tipos principales que debes dominar. Las reacciones de síntesis combinan sustancias simples: A + B → C. Las de descomposición hacen lo contrario: A → B + C.

Las reacciones de sustitución son como cambiar de pareja: AB + C → AC + B. Un elemento sustituye a otro en un compuesto. Las de precipitación crean sólidos insolubles que caen al fondo de la disolución.

Las reacciones de combustión necesitan tres elementos: combustible, oxígeno y una fuente de calor. Pueden ser lentas (peligrosas porque se activan de repente) o rápidas (con llamas intensas). Si son muy rápidas, ¡explosionan!

💡 Para recordar: En combustión, C se convierte en CO₂, H en H₂O, N en NO₂ y S en SO₂.

Reacciones que debes saber resolver:

• Ácido + Metal → Sal + H₂
• Ácido + Óxido → Sal + H₂O
• Ácido + Hidróxido → Sal + H₂O (neutralización)
• Combustión de sustancias orgánicas

Cálculos Estequiométricos

La estequiometría es como hacer matemáticas con recetas químicas. Los coeficientes de las ecuaciones te dicen las proporciones exactas de reactivos y productos, tanto en moléculas como en moles y gramos.

Primero, monta tu tabla con masas moleculares, moles y gramos. Siempre verifica que la suma de masas de reactivos igual la de productos (ley de Lavoisier). Si no coincide, hay un error que debes corregir.

Para resolver problemas, usa proporciones. Si necesitas saber cuántos gramos de una sustancia reaccionan con cierta cantidad de otra, establece la relación de la tabla estequiométrica y despeja la incógnita.

💡 Truco: En el numerador siempre pon lo que buscas, en el denominador lo que te dan. Así nunca te equivocarás con las proporciones.

Los datos pueden venir en diferentes unidades: volúmenes, concentraciones, condiciones de gases... Siempre conviértelos a gramos o moles antes de hacer los cálculos estequiométricos.

Pureza, Rendimiento y Reactivo Limitante

En la vida real, las sustancias no son 100% puras. La pureza indica qué porcentaje de tu muestra es realmente el reactivo que necesitas: Pureza % = $masa real del reactivo / masa total$ × 100.

El rendimiento compara lo que realmente obtienes con lo que deberías obtener según los cálculos: Rendimiento = $cantidad real / cantidad teórica$ × 100. En la industria raramente se obtiene el 100%.

El reactivo limitante es el que se agota primero y determina cuánto producto puedes formar. Es como cuando haces bocadillos: si tienes 10 panes y 5 jamones, solo puedes hacer 5 bocadillos. El jamón es tu limitante.

💡 Importante: Todos los cálculos se hacen con el reactivo limitante, no con el que está en exceso.

Para identificar el limitante, calcula cuántos moles tienes de cada reactivo y divídelos por sus coeficientes estequiométricos. El que dé el número menor es el limitante.

Metalurgia: Del Mineral al Metal

La metalurgia es el arte de obtener metales puros a partir de sus minerales. Cuando hablamos específicamente del hierro, lo llamamos siderurgia. Es un proceso fascinante que combina química y ingeniería.

En los altos hornos se mezclan tres ingredientes clave: mineral de hierro (pelets), coque $carbón con 90-95$ y piedra caliza (fundente). El aire precalentado entra por toberas cerca de la base del horno.

La temperatura varía desde 300°C arriba hasta 1800°C abajo. Primero: C + O₂ → CO₂ + Calor. Después: CO₂ + C → 2CO. Finalmente: Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂.

💡 Dato industrial: Cada 4-5 horas se abren las piqueras para sacar 300-400 toneladas de hierro fundido del alto horno.

La piedra caliza se combina con impurezas formando escoria, que flota sobre el hierro fundido y se puede retirar fácilmente. Esta escoria se reutiliza en construcción y cemento.

Del Arrabio al Acero

El arrabio (hierro de fundición) que sale del alto horno contiene 3-4,5% de carbono, lo que lo hace duro pero quebradizo. Para mejorar sus propiedades se transforma en acero en las acerías.

El proceso de afino elimina el exceso de carbono inyectando oxígeno a alta presión junto con caliza en polvo. El oxígeno provoca que el carbono y las impurezas se eliminen como óxidos gaseosos o sólidos que forman escoria.

Se añaden metales especiales (Cr, Mn, Ni, W, V, Mo) para crear aceros con propiedades específicas: inoxidables, al cromo, ultra-resistentes... Cada aleación tiene sus características únicas.

💡 Conexión real: El acero de tu bicicleta, los cubiertos de casa o las herramientas del taller han pasado por este proceso de transformación química.

El convertidor LD permite voltear el acero líquido para separarlo de la escoria. Todo el proceso demuestra cómo la química industrial transforma materias primas en materiales que usamos a diario.