Oxidación de una cinta de Magnesio
La oxidación, es la reacción química a partir de la cual un átomo, ión o molécula cede electrones; entonces se dice que aumenta su estado de oxidación. Colocamos un pedazo de cinta de magnesio sobre la llama del mechero Bunsen. bser!amos que al quemar la cinta de magnesio desprende una luz mu" brillante " las cenizas de esta son totalmente blancas. #e obtu!o oxido de magnesio Cuando se somete la cinta de magnesio a un proceso de combustión, en cuestión de segundos se obtendrá un $xido " con ello, se presenta una llama luminosa que se consume %ormando un residuo blanco del óxido. El encendido de un fosforo
&s ambos al mismo tiempo, "a que la %ricción del %ós%oro con la li'a que acompa(a la ca'ita de %ós%oro imparte energía al proceso químico de combustión del clorato de potasio " azu%re )contenidos en la cabeza del %ós%oro* con los compuestos integrados en la li'a )pol!o de carbón " %ós%oro ro'o*. &ncender un %ós%oro )Cambio +uímico* -n %ós%oro se enciende por la reacción entre un compuesto de )!alga la redundancia* %ós%oro )de símbolo * " el oxígeno )de símbolo *. LA PIROTECNIA ¿Cómo se consiguen los colores?
&l sodio es el responsable de los amarillos " los dorados. &l bario produce los !erdes &l cobre )carbonato de cobre / monocloruro de cobre* da lugar al color azul Las sales de estroncio dan el color ro'o &l titanio es el responsable de los destellos blancos " plateados. tros químicos usados habitualmente son &l carbono, que pro!ee el combustible. Los oxidantes, que producen el oxígeno para la combustión. &l magnesio, que incrementa el brillo " la luminosidad. &l antimonio, que da un e%ecto glitter )es un e%ecto que marca los halos de los brillos*. &l calcio, que da más intensidad a los colores. 0qué química ha" tras estos e%ectos %ascinantes1 ues detrás de estos se encuentran esencialmente dos %enómenos la incandescencia " la luminiscencia. &n el primero, el
responsable de la aparición del color es esencialmente la energía calorí%ica; el calor ele!ado pro!oca que una sustancia emita radiación en la región in%rarro'a del espectro, para después emitir radiación ro'a, naran'a, amarilla ", %inalmente, blanca si el calor suministrado es su%iciente, es decir, que el color que se obtenga dependerá de la temperatura ", si ésta puede controlarse en el %uego arti%icial se podrá lograr el e%ecto deseado. &sta emisión luminosa no está constituida por longitudes de onda precisas, sino que es un espectro continuo. &n cambio, tras el segundo %enómeno, la luminiscencia, se hallan esencialmente los espectros atómicos, es decir, el hecho de que cada elemento absorbe " emite energía )tras ser excitado* a distintas longitudes de onda. #i estas longitudes de onda están dentro de la región del !isible, las llamamos 2colores3. Lo que obser!amos en el caso de la luminiscencia, por tanto, es el espectro de emisión de una sustancia )concretamente de un metal, libre o combinado*, " dicho espectro no es un continuo como en el caso de la incandescencia, sino que se trata de líneas discretas. &n este punto resulta interesante comentar que, en un laboratorio químico, podemos lle!ar a incandescencia una sal metálica para comprobar qué colores produce la excitación del metal )el catión*. #i tomamos un hilo de platino o de nicrom, bien limpio ", tras humedecerlo con ácido clorhídrico, tocamos la sal para que se adhiera, podemos quemar dicha sal en la llama del mechero Bunsen. uesto que hemos humedecido el hilo con ácido clorhídrico, la reacción que se produce es que la sal se trans%orma en un cloruro del metal correspondiente )si no era un cloruro inicialmente* que puede llegar a ser !olátil a temperaturas mu" ele!adas " la llama se colorea. uesto que las coloraciones dependen de la excitación energética del metal, serán características de cada elemento. 4sí, la incandescencia a la llama se puede utilizar como una técnica analítica cualitati!a para determinar qué metal tenemos en una muestra )ensa"o a la llama*. &sto es !álido 5nicamente si la emisión energética de los metales se da en la región el espectro !isible, es decir, si el o'o humano es capaz de percibirlo )que un metal no emita luz en el !isible no signi%ica que no esté emitiendo, sino que lo estará haciendo en otras regiones que nosotros no podemos obser!ar, como por e'emplo, la región del ultra!ioleta*. 6e este modo, la industria pirotecnia usa sales de distintos metales para conseguir colores !istosos en los %uegos arti%iciales, mezcladas con otros ingredientes. uesto que la pirotecnia se considera un arte tradicional " que, hasta el siglo 78999, en consonancia con el oscurantismo propio de épocas pasadas, los maestros pirotécnicos traba'aban en secreto, la preparación de las mezclas para producir los %uegos arti%iciales se basa en %órmulas artesanales que se guardan celosamente. :o obstante, toda mezcla pirotécnica debe contener una serie de componentes, que son, esencialmente oxidantes, reductores, estabilizantes o ligantes " agentes colorantes.
ioluminiscencia a la
producción de luz de ciertos organismos !i!os.
Bioquímicamente es el proceso a tra!és del cual, los organismos !i!os producen luz resultado de una reacción bioquímica en la que com5nmente inter!iene una enzima llamada luci%erasa. La reacción sucede de la siguiente manera el oxígeno oxida el sustrato )una proteína llamada luci%erina*; la luci%erasa acelera la reacción, " el 4 proporciona la energía para la reacción, produciéndose agua " luz, la cual es mu" notoria durante la noche.< #e trata de una con!ersión directa de la energía química en energía lumínica. &s un %enómeno mu" extendido en todos los ni!eles biológicos bacterias, hongos, protistas unicelulares, celentéreos, gusanos, moluscos, ce%alópodos, crustáceos, insectos, equinodermos, peces, medusas. =ás de >?@ de los animales marinos están conocidos por el hecho que emiten luz La descomposición del peróxido de hidrogeno en agua " oxigeno " la %otosíntesis son %enómenos químicos que ocurren en presencia de luz, "a que consumen energía lumínica. &l agua oxigenada se descompone en agua " oxigeno, mientras que la %otosíntesis permite la con!ersión del dióxido de carbono " agua en azucares como la glucosa. El agua oxigenada! que
se utiliza para desin%ectar heridas " decolorar el pelo Aentre otros usosA, se descompone espontáneamente liberando oxígeno en burbu'as. &sta reacción, que en condiciones normales ocurre lentamente, puede acelerarse agregando un catalizador, es decir, una sustancia que acelera reacciones químicas. &ntre los catalizadores se encuentran compuestos inorgánicos, como el dióxido de manganeso, " biológicos Alas enzimasA, como la catalasa que se obtiene de las papas " las manzanas. La acti!idad de las enzimas depende, entre otras cosas, de la acidez Ao el pA del medio. "otos#ntesis,
proceso en !irtud del cual los organismos con cloro%ila, como las plantas !erdes, las algas " algunas bacterias, capturan energía en %orma de luz " la trans%orman en energía química. rácticamente toda la energía que consume la !ida de la bios%era terrestre la zona del planeta en la cual ha" !ida procede de la %otosíntesis. -na ecuación generalizada " no equilibrada de la %otosíntesis en presencia de luz sería CD E DD4 F )CD* E D E D4 &l elemento D4 de la %órmula representa un compuesto oxidable, es decir, un compuesto del cual se pueden extraer electrones; CD es el dióxido de carbono; CD una generalización de los hidratos de carbono que incorpora el organismo !i!o. &n la gran ma"oría de los organismos %otosintéticos, es decir, en las algas " las plantas !erdes, D4 es agua )D*; pero en algunas bacterias %otosintéticas, D4 es anhídrido sul%5rico )D#*. La %otosíntesis con agua es la más importante " conocida ", por tanto, será la que tratemos con detalle.
La %otosíntesis se realiza en dos etapas una serie de reacciones que dependen de la luz " son independientes de la temperatura, " otra serie que dependen de la temperatura " son independientes de la luz. La !elocidad de la primera etapa, llamada reacción lumínica, aumenta con la intensidad luminosa )dentro de ciertos límites*, pero no con la temperatura. &n la segunda etapa, llamada reacción en la oscuridad, la !elocidad aumenta con la temperatura )dentro de ciertos límites*, pero no con la intensidad luminosa. La ra$ide% de reacción
&l estudio de la rapidez de una reacción " de los %actores que la a%ectan pertenece a un área de la química llamada cinética química. La rapidez de una reacción química se re%iere a la cantidad de sustancias reaccionantes que se consumen o de productos que se %orman en un tiempo determinado. La rapidez de una reacción se puede entender con la teoría de las colisiones, que trata de explicar cómo reaccionan las sustancias para %ormar un producto. &sta teoría considera que las partículas de las sustancias reaccionantes tienen que chocar en %orma e%ecti!a para poder reaccionar. -na colisión e%ecti!a ocurre cuando las partículas tienen la debida orientación " chocan con su%iciente energía; in!olucra un proceso energético " un arreglo de%inido de las partículas reaccionantes entre sí. "actores &ue afectan la ra$ide% de la reacción' La tem$eratura de la reacción La
temperatura tiene un marcado e%ecto sobre la rapidez de reacción, que se aprecia en muchas situaciones de la !ida cotidiana. La rapidez de la ma"oría de las reac,ciones químicas aumenta al ocurrir un incremento de la temperatura, " como consecuencia algunas reacciones se tornan !iolentas " explosi!as. 4unque la rapidez de reacción no aumenta de manera uni%orme con el aumento de la temperatura, ha" una regla general que se aplica %recuentemente en muchas reacciones la rapidez de reacción se duplica con el aumento de cada
catalizadores son sustancias que modi%ican la rapidez de una reacción química sin consumirse o su%rir una alteración química que disminu"a su capacidad de acción posterior. a" dos tipos de catalizadores los catalizadores positi!os, que aceleran la rapidez de una reacción " los catalizadores negati!os, que la disminu"en. or lo general, el término catalizador se usa com5nmente para re%erirse a una sustancia que acelera la rapidez de
reacción. 4hora bien, ha" sustancias llamadas inhibidores que pueden causar que un catalizador disminu"a su capacidad de acelerar una reacción. -n catalizador act5a proporcionando un camino di%erente " más %ácil por el que puede transcurrir la reacción " hace más rápida la reacción. La %unción del catalizador es ba'ar la energía de acti!ación de la reacción, " así permitir que un ma"or n5mero de partículas reaccionantes alcancen más %ácilmente la energía mínima para reaccionar, lo que aumenta la rapidez de la reacción en comparación con la no catalizada. NAT(RALE)A *E LO+ REACCIONANTE+
La relación existente entre la rapidez de una reacción " la estructura molecular de sus reacti!os es uno de los problemas más di%íciles de resol!er en la química moderna. La estructura molecular de las sustancias determina su propia naturaleza, la cual in%lu"e sobre la rapidez de las reacciones químicas. -na sustancia tiene una característica o naturaleza propia que no puede ser alterada o manipulada por un experimentador para hacer que la reacción sea más rápida o más lenta. &sa estructura particular in%lu"e sobre la rapidez de la reacción de cada sustancia. &n este sentido, la naturaleza de un reaccionante es una constante " no una !ariable. Concentración de los reccionantes
&n la ma"oría de los casos, una reacción química aumenta su rapidez al incrementarse la concentración de uno o más de sus reacti!os. &sto se explica tomando como b ase la teoría de las colisiones. #eg5n esta teoría, el n5mero de choques e%ecti!os entre las partículas de las sustancias reaccionantes aumenta al aumentar el n5mero de colisiones. or lo tanto, al aumentar la concentración de dichas partículas, la cercanía entre ellas disminu"e, " los choques son más %recuentes " e%ecti!os, lo que aumenta la rapidez de la reacción química. ,rado de sudi-isión de los reactantes
La reacción de un sólido con un reacti!o en disolución ocurre a tra!és de colisiones de las partículas del reacti!o con la super%icie del sólido, reacción que se ha denominado heterogénea. or lo tanto, en este tipo de reacción lo importante de considerar no es la cantidad de sólido presente sino la cantidad de super%icie de contacto expuesta. &n este sentido, la super%icie de contacto !aría de acuerdo con el estado de subdi!isión en que se encuentre el material sólido &l grado de subdi!isión de un material está relacionado con su área super%icial mientras más di!idido se encuentre un material, ma"or será el área de su super%icie expuesta, " por lo tanto ma"or será el n5mero de colisiones, así la rapidez de reacción aumenta.
