En la vida cotidiana ocurren numerosas reacciones químicas. Por ejemplo, cuando se quema el gas doméstico en las hornillas de la estufa o cuando se quema la gasolina en los motores de los autos ocurren reacciones químicas. Cuando cocinamos nuestros alimentos cociéndolos, horneándolos o friéndolos también ocurren muchas reacciones químicas (las amas de casa que cocinan son expertas, sin saberlo, en una gran diversidad de reacciones químicas). Incluso los procesos que ocurren en nuestro propio cuerpo, tales como la respiración, la digestión y el metabolismo en general implican una gran variedad de reacciones químicas. La vida misma es un conjunto enorme de reacciones químicas.
Otro aspecto de la importancia de las reacciones químicas es que la mayoría de los materiales que usamos cotidianamente se producen por medio de reacciones químicas. Por ejemplo, materiales como los plásticos (polietileno, PET, PVC, etc.), los metales (aluminio, cobre, hierro, etc.), las fibras sintéticas (nylon, acrilán, dracón, etc.), el papel, los jabones, los detergentes, los cosméticos, los medicamentos y muchos otros, se producen en plantas industriales por medio de reacciones químicas que se llevan a cabo en gran escala, utilizando grandes y complejos recipientes diseñados para controlar las condiciones en que ocurren dichas reacciones; estos equipos donde se realizan las reacciones en escala industrial se denominan “reactores químicos”.
En resumen, la industria química consiste en el manejo y control de reacciones químicas con el fin de obtener productos útiles para la sociedad.
Considerando la importancia de las reacciones químicas para la vida y la sociedad surge otra duda: ¿por qué ocurren las reacciones químicas? Para entenderlo necesitamos la teoría atómica. Recordemos que todas las sustancias están formadas por átomos o por moléculas. Recordemos también que las moléculas se forman por el enlace químico de dos o más átomos. Durante una reacción química los átomos de las sustancias se reacomodan, formando moléculas distintas, debido a que se rompen y se forman nuevos enlaces químicos. Esto explica por qué las sustancias se transforman en otras distintas. Entonces, las reacciones químicas ocurren cuando se rompen los enlaces químicos de una o más sustancias y se forman otros enlaces nuevos.
Es importante destacar que durante una reacción química los átomos se reordenan, pero conservan su identidad; sólo se enlazan de forma distinta. Es decir, los núcleos de cada átomo (formados por protones y neutrones) no cambian durante una reacción química. Los fenómenos en que los núcleos de los átomos sí se modifican son la fusión y la fisión nuclear (los cuales expliqué en el tema “Fusión, fisión y enlace químico”). Por lo tanto, la fusión y la fisión no son reacciones químicas, sino reacciones nucleares.
Una característica importante de las reacciones químicas es que siempre involucran cambios de energía, principalmente en forma de calor. Existen reacciones químicas que liberan calor hacia el entorno ("exotérmicas") y otras que absorben calor del entorno ("endotérmicas”). Por ejemplo, las reacciones químicas que ocurren cuando quemamos algo ("reacciones de combustión”) son exotérmicas; todos hemos experimentado que al quemar algo se libera calor. El calor que usamos en la vida cotidiana para calentar, por ejemplo, nuestros alimentos o el agua para bañarnos, proviene de reacciones de combustión de gas natural o de gas L.P. De hecho, desde la perspectiva histórica, uno de los factores fundamentales del inicio de la civilización humana fue el descubrimiento del fuego, que no fue sino el control, por parte de nuestros antepasados homínidos, de las reacciones exotérmicas de combustión.
Las reacciones se representan con ecuaciones químicas. Una ecuación química es la representación escrita de una reacción química usando los símbolos y las fórmulas de las sustancias que participan en la reacción. Por ejemplo, la reacción de combustión del gas natural (que ocurre en las hornillas de la estufa de quienes usan este combustible en sus hogares) se representa con la siguiente ecuación química:
Esta ecuación nos dice varias cosas. Antes de la flecha están los reactivos, es decir, las sustancias que hay antes de la transformación. En este caso, la fórmula CH4 corresponde al gas natural, que es un compuesto denominado “metano”; la fórmula O2 corresponde al oxígeno del aire (siempre que quemamos una sustancia, reacciona con el oxígeno del aire). La flecha central representa la transformación de las sustancias. Después de la flecha están los productos, es decir, las sustancias que quedan después de la transformación. En este caso, la fórmula CO2 corresponde al dióxido de carbono, un gas que se produce en todas las combustiones; y la fórmula H2O es del agua que, en forma de vapor, también se genera en todas las combustiones. En resumen, la ecuación química de la reacción de combustión del gas natural nos dice que el metano y el oxígeno reaccionan para producir dióxido de carbono y agua. Este es sólo un ejemplo de los miles de ecuaciones químicas que existen; hay una ecuación para cada reacción química.
En conclusión, la mayoría de los fenómenos que ocurren en la naturaleza, muchas de nuestras labores cotidianas, los procesos industriales que nos proporcionan diversos materiales útiles y la vida misma, involucran reacciones químicas. El conocimiento y control de las reacciones químicas ha sido un factor fundamental para el surgimiento y el desarrollo de la civilización.
