Página 77 - Libro de Química de Primero de Bachillerato

Pista: Piensa en procesos cotidianos en los que la materia se transforma de manera visible o que impliquen liberación/absorción de calor. Pregúntate:

• ¿Se produce o absorbe energía? (endotérmica/exotérmica)
• ¿Se combinan sustancias sencillas para formar una compleja o viceversa? (síntesis/descomposición)
• ¿Ocurre transferencia de electrones? (red-ox)
• ¿Intervienen catalizadores biológicos (enzimas)?

Ejemplos de parámetros muy usados para clasificar reacciones:
• Energía intercambiada
• Naturaleza del proceso (síntesis, descomposición, sustitución, combustión)
• Estado físico de reactivos/productos
• Tipo de especie que se intercambia (protones, electrones)

Análisis del problema
La consigna solicita dos cosas: (1) describir una reacción química natural y (2) mencionar los criterios que permitirían clasificarla dentro de los distintos tipos de reacciones.

Resolución paso a paso

1. Ejemplo de reacción natural:
   La fotosíntesis es una reacción química efectuada por organismos autótrofos (plantas, algas y algunas bacterias) en la que la energía luminosa se transforma en energía química.
   $$6\,CO_2 + 6\,H_2O + \text{luz} \; \xrightarrow[\text{clorofila}]{ } \; C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$$
2. Explicación breve:
   • El CO₂ y el H₂O se convierten en glucosa y O₂.
   • Se requiere energía luminosa, por lo que el proceso absorbe calor (energía) globalmente.
3. Parámetros de clasificación:
   
   • Cambio energético: Es endotérmica porque absorbe energía.
   • Intercambio de electrones: Es una reacción red-ox (CO₂ se reduce, H₂O se oxida).
   • Estereoquímica global: Es una reacción de síntesis, ya que pequeñas moléculas se unen para formar una más grande (glucosa).
   • Número de fases: Sucede en fase heterogénea (luz, gases y líquidos en cloroplastos).
   • Velocidad o cinética: Es relativamente lenta y está controlada enzimáticamente.

Conclusión/Respuesta final
La fotosíntesis es una reacción natural de síntesis, endotérmica y red-ox; se clasificaría considerando la variación energética, el intercambio de electrones, el tipo de reordenamiento de átomos (síntesis) y la cinética.

Pista: Cuando un metal cambia de color y se vuelve más frágil al aire libre, suele ocurrir una reacción de oxidación. Observa:

• Si hay humedad y oxígeno disponibles.
• Cómo evoluciona el color: de gris metálico a marrón-rojizo.
• Qué metales son propensos: hierro y acero.

Relaciona el fenómeno con la formación de óxidos y el concepto de red-ox.

Análisis del problema
Se pide identificar y explicar el proceso responsable de la aparición de una capa rojiza en barras de acero antiguas.

Resolución paso a paso

1. Observación: El recubrimiento café-rojizo indica formación de óxidos de hierro.
2. Proceso implicado: Corrosión del hierro, más específicamente oxidación o herrumbre.
3. Mecanismo químico simplificado:
   $$4Fe_{(s)} + 3O_{2(g)} + 6H_2O_{(l)} \rightarrow 4Fe(OH)_3_{(s)}$$
   El hidróxido férrico se deshidrata y forma óxidos de hierro hidratados (Fe₂O₃·nH₂O) responsables del color rojizo.
4. Factores que favorecen el proceso: Presencia de humedad, oxígeno, electrolitos (sales), temperatura y pH.

Conclusión/Respuesta final
El aspecto rojizo se debe a la corrosión u oxidación del hierro, un proceso químico red-ox en el que el hierro se oxida formando óxido de hierro hidratado (herrumbre).

Pista: Busca el origen griego o latino de la raíz. Muchas palabras científicas usan estos prefijos y sufijos:
• endodermo (capa interna)
• exoesqueleto (esqueleto externo)
• geotérmico (calor de la Tierra)

Respuesta

• endo- (del griego endón, "dentro"): indica interioridad o entrada de algo.
• exo- (del griego exō, "fuera"): denota exterioridad o salida.
• -térmico (del griego thermós, "calor" o "temperatura"): se refiere al calor o a los fenómenos relacionados con la energía térmica.

Estos morfemas se combinan para describir procesos químicos según su intercambio de calor.

Pista:

• Asocia endo (dentro) con "tomar calor hacia adentro".
• Relaciona exo (fuera) con "expulsar calor hacia afuera".
• Recuerda que el signo de la entalpía ($$\Delta H$$) es positivo en endotérmicas y negativo en exotérmicas.

Análisis del problema
Se requiere explicar dos términos relacionados con el intercambio de calor en las reacciones químicas.

Resolución y definición

• Reacción endotérmica: Proceso químico que absorbe energía térmica del entorno. El sistema gana calor, por lo que la temperatura del entorno suele disminuir.
  $$\Delta H > 0$$
• Reacción exotérmica: Proceso químico que libera energía térmica hacia el entorno. El sistema pierde calor y el entorno se calienta.
  $$\Delta H < 0$$

Conclusión
Endotérmico implica absorción de calor; exotérmico implica liberación de calor.