UNIDAD IV REACCIÓN QUIMICA.

4.3.4. Reacciones de sustitución doble: 

También se denominan de doble desplazamiento o metátesis y ocurren cuando hay intercambio de elementos entre dos compuestos diferentes y de esta manera originan nuevas sustancias. Se presentan cuando las sustancias reaccionantes están en estado iónico por encontrarse en solución, combinándose entre sí sus iones con mucha facilidad, para formar sustancias que permanecen estables en el medio reaccionante:

Ej. :

Reacción de Combustión: 

En estas reacciones, el oxígeno se combina con una sustancia combustible y como consecuencia se desprende calor y/o luz. Las sustancias orgánicas pueden presentar reacciones de combustión completa o incompleta:

R. Completa: Cuando se forma como producto final CO₂ y H₂O (en caso de sustancias orgánicas)

Ej. :

R. Incompleta: Cuando el oxígeno no es suficiente, se produce CO y H₂O, aunque muchas veces se produce carbón.

4.4 Balanceo de ecuaciones químicas

Balancear una ecuación química es igualar el número y clase de átomos, iones o moléculas reactantes con los productos, con la finalidad de cumplir la ley de conservación de la masa.

Para conseguir esta igualdad se utilizan los coeficientes estequiométricos, que son números grandes que se colocan delante de los símbolos o fórmulas para indicar la cantidad de elementos o compuestos que intervienen en la reacción química. No deben confundirse con los subíndices que se colocan en los símbolos o fórmulas químicas, ya que estos indican el número de átomos que conforman la sustancia. Si se modifican los coeficientes, cambian las cantidades de la sustancia, pero si se modifican los subíndices, se originan sustancias diferentes.

Para balancear una ecuación química, se debe considerar lo siguiente:

Conocer las sustancias reaccionantes y productos.

Los subíndices indican la cantidad del átomo indicado en la molécula.

Los coeficientes afectan a toda la sustancia que preceden.

El hidrógeno y el oxígeno se equilibran al final, porque generalmente forman agua (sustancia de relleno). Esto no altera la ecuación, porque toda reacción se realiza en solución acuosa o produce sustancias que contienen agua de cristalización.

Ej. :

2 H₂SO₄

Significa:

Hay dos moléculas de ácido sulfúrico ( o dos moles)

En cada molécula hay dos átomos de hidrógeno, un átomo de azufre y cuatro átomos de oxígeno.

Métodos para Balancear Ecuaciones

Tenemos diferentes métodos que se utilizan según convengan, de acuerdo al tipo de reacción, las cuales pueden ocurrir:

Sin cambio de estados de oxidación en ningún elemento reaccionante:

Ensayo y Error o Tanteo.

Algunos elementos cambian su valencia:

REDOX

4.4.1 Método de las aproximaciones (o de tanteo)

Se emplea para balancear ecuaciones sencillas. Se realiza al "cálculo" tratando de igualar ambos miembros. Para ello utilizaremos el siguiente ejemplo:

Balancear:

N₂ + H₂             NH₃

Identificamos las sustancias que intervienen en la reacción. En este caso el nitrógeno y el hidrógeno para obtener amoniaco.

Se verifica si la ecuación está balanceada o no. En este caso notamos que ambos miembros no tienen la misma cantidad de átomos, por lo tanto no está balanceada.

Se balancea la ecuación colocando coeficientes delante de las fórmulas o símbolos que los necesitan. Empezar con los elementos metálicos o por el que se encuentra presente en menos sustancias:

Primero balanceamos el nitrógeno:

N₂ + H₂               2 NH₃

El hidrógeno y oxígeno quedarán para el final. Seguidamente balanceamos el hidrógeno:

N₂ + 3 H₂              2 NH_3.

Si un coeficiente no es entero, entonces debe multiplicar todos por el mayor de los denominadores. En este caso no ocurre.

Balancear: 

Al(OH)₃ + H₂SO₄               Al₂(SO₄)₃ + H₂O

Primero balanceamos el metal aluminio:

2 Al(OH)₃ + H₂SO₄                 Al₂(SO₄)₃ + H₂O

Luego seguimos con el azufre:

2 Al(OH)₃ + 3 H₂SO₄                            Al₂(SO₄)₃ + H₂O

Finalmente continuamos con el hidrógeno, el oxígeno resulta balanceado automáticamente:

2 Al(OH)₃ + 3 H₂SO₄                   Al₂(SO₄)₃ + 6 H₂O

4.4.2 Método de óxido-reducción

Recordemos:

Oxidación: Es un cambio químico, en el cual un átomo o grupo de átomos pierde electrones. En una ecuación química se nota por el aumento algebraico en su estado de oxidación. Ej. :

Al⁰               Al ³⁺

Reducción: Cambio químico, en el cual un átomo o grupo de átomos gana electrones. En una ecuación química se distingue por la disminución en su estado de oxidación. Ej. :

Fe²⁺                 Fe⁰

* Cada salto equivale a un electrón.

Ej. : Si el Al cambia su estado de oxidación de 0 a 3+, significa que ha perdido tres electrones. En cambio el Fe, que ha variado de 2+ a 0, ha ganado dos electrones.

En una reacción química REDOX, la oxidación y la reducción ocurren simultáneamente. El número de electrones ganado por un átomo o grupo de átomos, es perdido por otro átomo o grupo de átomos. En estas reacciones NO hay producción ni consumo de electrones, sólo hay transferencia.

Los elementos que ceden electrones se oxidan y se llaman reductores.

Los elementos que ganan electrones se reducen y se denominan oxidantes.

El número de oxidación, representa el estado de oxidación de un átomo. Permite determinar la cantidad de electrones ganados o perdidos en un cambio químico por un átomo, una molécula o un ión. Se determina de la siguiente manera:

Los iones simples como Na⁺ , Ca²⁺ , S^2-, etc. , tienen un número de oxidación idéntico a su carga ( 1+, 2+, 2-), respectivamente.

Los átomos o moléculas de los elementos libres Fe, Cu, O, P₄, Cl₂, etc. , tienen número de oxidación 0 (cero), pues no han perdido ni ganado electrones.

En diferentes compuestos el H y el O tienen número de oxidación 1+ y 2- respectivamente, excepto en los casos en que el hidrógeno forma parte de los hidruros (NaH, LiH...) y el oxígeno forma peróxidos (H₂O₂...) en ambos casos exhiben número de oxidación 1-; o cuando reacciona con el fluor.

El número de oxidación de otros átomos en moléculas o iones complejos, se establece así:

El número de oxidación de los elementos conocidos como el hidrógeno y oxígeno, se escriben en la parte superior en los lugares respectivos. Se multiplica luego por el número de átomos (2*4, 1*2) y los productos se escriben en la parte inferior. La suma total de los números de oxidación de los iones complejos es igual a la carga del ion. En una molécula neutra la suma total es cero; por lo tanto, el número de oxidación del átomo problema se calcula así:

1+(2) + X + 2-(4) = 0

2 + X + 8- = 0

X = 8 – 2

X = 6

El número encontrado se divide entre el número de átomos problema ( 6/1) y el resultado es el número de oxidación buscado( en este caso del azufre):

Para saber si un átomo gana o pierde electrones de manera directa se puede tomar como referencia los signos (+) ganancia y (-) pérdida de electrones, para luego plantear la siguiente operación:

Entonces:

Ej. :

Pierde seis electrones, entonces hay una oxidación.

Luego:

Estos cálculos que parecen engorrosos y una pérdida de tiempo se pueden realizar mentalmente, facilitando todo el trabajo. Ej. :

Balancear: 

Al₂ O₃ + C + Cl₂                CO + AlCl₃

Se determinan los números de oxidación para determinar cambios:

Al₂³⁺ O₃^2- + C⁰ + Cl₂⁰                          C²⁺O^2- + Al³⁺Cl₃^1-

Se detecta quienes se han oxidado y quienes se han reducido de acuerdo al cambio del número de oxidación:

Se procede a escribir las ecuaciones iónicas:

Se multiplica en las ecuaciones el número de electrones por coeficientes adecuados para que el total de electrones perdidos sea igual al número de electrones ganados:

Se asignan como coeficientes de las sustancias afectadas en la ecuación, los factores que se utilizaron para que el número de electrones sea igual:

Al₂ O₃ + 3 C + 3 Cl₂                    3 CO + 2 AlCl₃

Se concluye el balanceo por tanteo. En el ejemplo como la ecuación ya quedó balanceada, no es necesario este proceso.

(Nota: Hay modificaciones según los diversos autores)

Balancear: 

CrI₃ + Cl₂ + NaOH                Na₂CrO₄ + Na I O₄ + NaCl + H₂O

(Podemos obviar varios pasos):

En este caso especial tres átomos cambian su valencia:

Sumamos las ecuaciones (1 ) y (3 ) para hacer una sola ecuación de oxidación:

Igualamos la cantidad de electrones multiplicando por los factores respectivos: (Por 2 la ec. 4 y por 27 la ec. 5)

Se puede establecer una ecuación básica sumando:

2 CrI₃ + 27 Cl₂ + ¿ NaOH            Na₂CrO₄ + 6 Na I O₄ + 54NaCl + ¿ H₂O

Completando:

2 CrI₃ + 27 Cl₂ + 64NaOH        2Na₂CrO₄ + 6 Na I O₄ + 54NaCl + 32H₂O

4.5 Cambios energéticos en las reacciones químicas

La humanidad ha utilizado desde el principio de su existencia reacciones químicas para producir energía. En primer lugar mediante la combustión de madera o de carbón, pasando por las que tienen lugar en los motores de explosión de los coches y llegando hasta las más sofisticadas, que tienen lugar en los motores de propulsión de las naves espaciales.

Las reacciones químicas van acompañadas en unos casos de un desprendimiento y en otros de una absorción de energía, pero ¿de dónde procede esta energía?

Cada átomo y cada molécula de una sustancia posee una determinada energía química o energía interna característica, que depende de las energías cinética y potencial de las partículas constituyentes: átomos, electrones y núcleos. Por tanto, se puede afirmar que los reactivos de una reacción química poseen un determinado contenido energético propio (energía interna) y los productos otro diferente.

Si en una reacción química disminuye la energía interna del sistema, se desprende energía. Si, por el contrario, aumenta la energía interna, se absorbe energía.

La energía de una reacción es la energía que se pone en juego en la reacción y, por tanto, es igual al balance de energía interna entre los productos y los reactivos.

Si existe desprendimiento de energía calorífica, la reacción se denomina exotermica y, por el contrario, si para que se efectúe la reacción, se requiere el aporte de energía calorifica, la reacción se llama endotermica.

La energía desprendida o absorbida puede ser en forma de energía luminosa, eléctrica, etc, pero habitualmente se manifiesta en forma de calor, por lo que el calor desprendido o absorbido en una reacción química, se llama calor de reacción y tiene un valor característico para cada reacción, en unas determinadas condiciones da presión y temperatura. Las reacciones químicas pueden entonces clasificarse en: exotérmicas o endotérmicas, según se dé desprendimiento o absorción de calor. 

4.5.1 Calor y temperatura

Para iniciar el estudio de la energía es necesario entender la diferencia entre calor y temperatura, para lo cual primeramente debemos definir estos conceptos:

Podemos entender como calor a la sensación que se siente como consecuencia en una determinada variación de temperatura, sin embargo una definición valida, puede ser: “la medida de cantidad de energía calorífica”.

La unidad de medida de energía es la caloría (cal), definiéndose como la cantidad de energía necesaria para elevar en un grado centígrado al agua, es la energía necesita para elevar la temperatura de un mililitro de agua de 25 a 26 °C.

A diferencia del calor, temperatura es la medida de intensidad, es decir que tan fuerte es la energía calorífica. La medida de la temperatura es en base a las escalas existentes para la medida de esta, como son grados centígrados o Celsius ( °C ), grados Kelvin ( K ), grados Fahrenheit ( °F ), etc.

4.5.2 Sistemas termodinámicos

En termodinámica el término sistema se utiliza para designar aquella región limitada que tiene ciertas características específicas, desde este punto de vista los sistemas se clasifican en:

• Abierto: cuando existe intercambio libre entre el medio y el sistema, es decir no se encuentra limitado el volumen, la temperatura o presión, e incluso de materia, ya que influye en el medio donde se encuentre nuestro sistema y el medio influye en él. Con lo anterior podemos decir que existe intercambio libre entre el sistema y el medio. Si hablamos de energía calorífica, podemos afirmar que si existe más calor en el medio, este fluye hacia nuestro sistema, al igual que si existe mayor calor en nuestro sistema que en el medio, este fluye hacia fuera.
• Cerrado: Es aquel sistema donde se controla los cambios existentes en el, el medio prácticamente, no influye o influye muy poco ya que dicha influencia esta controlada. En este sistema existe intercambio de energía pero no de materia.

• Aislado: Este tipo de sistema se considera que en ningún momento existe intercambio de ninguna especie (ni materia ni energía) entre el sistema y el medio donde se encuentra este. Por sus características o descripción este sistema no existe, ya que aunque sea en cantidades muy bajas si existe intercambio con el medio; suponiendo que se encuentra en recipiente cerrado un proceso químico en desarrollo y este es exotérmico,

4.5.2.1 Variables de estado

Cuando a un sistema bien delimitado se le somete a un cambio determinado, este pronto regresara al estado inicial para lograr su equilibrio, por lo podemos decir que todo cambio en un sistema es un proceso cíclico.

Este cambio que puede llegar a sufrir los gases contenidos en nuestro sistema, depende de la distancia existente entre una molécula y otra, esto es debido a que a menor distancia entre molécula y molécula existe mayor numero de choques o interacciones entre ellas, lo que trae como consecuencia la capacidad de intercambio característico de cada tipo de sistema.

Ejemplo: Si a una jeringa vacía, se le tapa la salida o entrada de aire, y se le aplica una presión de succión, cuando dicha presión termina, el embolo regresa a su estado original.

“A todos estos factores capaces de modificar las condiciones un sistema y que tienen valores bien definidos cuando se especifica el estado de dicho sistema, se le llama variable de estado”. Dichas variables son:

•Presión:
Se define como fuerza por unidad de área. Cuando nos referimos a un gas su presión es la fuerza que éste ejerce, por unidad de aire, sobre el recipiente que lo contiene.

•Temperatura:
La temperatura de un gas generalmente se mide en grados Centígrados (°C), cuando se usan las leyes de los gases ideales debe ser utilizada en grados Kelvin (K). En un gas a mayor temperatura mayor interacción entre sus moléculas.

•Volumen:
Como un gas llena completamente el recipiente donde se encuentra contenido, el Volumen de un gas es igual al volumen del recipiente donde se encuentra contenido. Las unidades mas usadas para volúmenes de un gas son el litro (L) y su submúltiplo (ml, cm3).

•Concentración
En un recipiente que contiene dos o más gases diferentes, la posibilidad de que exista un choque entre las moléculas del mismo gas depende de la cantidad de gas por volumen contenido, a mayor concentración, mayor cantidad de moléculas y mayor posibilidad de que exista una interacción. Esta concentración puede medirse en ppm (partes por millón).

4.5.3 Entalpía

Al hablar de la energía de un sistema, se tiene la tendencia a centrar la atención en las energías internas, como movimiento vibratorio de un átomo, la energía cinética de las moléculas, la energía potencial, etc. además de estas existen otras que intervienen en los medios circundantes de los sistemas como son los efectos que estas variaciones de energía internas y su efecto en forma de trabajo efectuado en su derredor. Así a este nuevo concepto se le denomina “Entalpía” representado con H, a la que se le puede definir como “la suma de la energía interna (E) y el trabajo externo del sistema (PV). La representación matemática de esta expresión es:

4.5.3.1 Entalpía de formación 

La podemos definir como la entalpía necesaria para que una sustancia determinada se forme a partir de sus elementos.

Los elementos que se encuentran en su estado natural tienen entalpía de formación CERO, es decir ya se encuentran en la naturaleza, por lo que no requiere en ningún momento de ser formados.

Primero se escribe la ecuación química debidamente balanceada, colocando el valor de la entalpía debajo de cada sustancia, multiplicándolo por él numero de moles (factor) que le corresponde.

4.5.3.3 Ley de Hess

Los procesos químicos pueden llevarse a efecto en uno o varios pasos para concretarse totalmente; cuando dichos procesos se realizan en dos o mas pasos, se puede calcular la entalpía de cada paso en forma independiente, y al final realizar la suma algebraica de las entalpías resultantes de cada proceso.

Si en cambio se realiza una suma algebraica de las sustancias involucradas en cada uno de los pasos y finalmente se calcula la entalpía de la reacción resultante, encontramos que la entalpía que resulta tanto de la suma de las entalpías de reacción de cada paso y la entalpía de la reacción de la reacción resultante es la igual.

A lo anterior se le conoce como:

Ahora si se suman las dos reacciones y a la reacción resultante se le calcula la Entalpía .

Si comparamos los resultados de los dos procedimientos para calcular la entalpía se comprueba que ambos resultados son iguales.

Ejemplo 2:

En la serie de reacciones a partir de N2 y O2, se presentan a continuación, realizar la suma algebraica de estas para determinar una reacción única, de tal forma que podamos determinar la Entalpía de la reacción final.

Ahora primero hagamos la suma algebraica de la ecuación química y luego calculemos la entalpía de la reacción resultante:

4.6 Velocidad de reacción

LA CINÉTICA QUÍMICA. Rama de la Fisicoquímica que se ocupa de los mecanismos y las velocidades de las reacciones químicas. Campo de estudio de la rapidez con que los sistemas químicos alcanzan el equilibrio o estado de equilibrio.

No obstante que una ecuación balanceada nos da mucha información cuantitativa, sobre los reactivos y productos de una reacción, se omite gran cantidad de información de interés:

a) FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN.
b) MECANISMOS DE UNA REACCIÓN
c) REGENERACION DE REACTIVOS

El hierro se oxida con mayor rapidez al contacto con el aire húmedo y con el aire seco; los alimentos se descomponen más rápidamente cuando no se refrigeran; la piel del cuerpo se broncea con mayor rapidez en el verano que en el invierno.

VELOCIDAD DE REACCIÒN: Número de moles de una sustancia producida o consumida por una unidad de tiempo y volumen de una mezcla reaccionante. Frecuentemente se confunde velocidad de reacción y tiempo de reacción; este último se define como el tiempo transcurrido desde el inicio de una reacción hasta la aparente terminación de la misma.

Velocidad y mecanismos de las reacciones químicas 

En algunos casos, como en la combustión, las reacciones se producen de forma rápida. Otras reacciones, como la oxidación, tienen lugar con lentitud. La cinética química, que estudia la velocidad de las reacciones, contempla tres condiciones que deben darse a nivel molecular para que tenga lugar una reacción química: Las moléculas deben colisionar, han de estar situadas de modo que los grupos que van a reaccionar se encuentren juntos en un estado de transición entre los reactivos y los productos, y la colisión debe tener energía suficiente (energía de activación) para que se alcance el estado de transición y se formen los productos.

Las reacciones rápidas se dan cuando estas tres condiciones se cumplen con facilidad. Sin embargo, si uno de los factores presenta cierta dificultad, la reacción resulta especialmente lenta.

La velocidad de la reacción aumenta en presencia de un catalizador, una sustancia que no resulta alterada o se regenera, por lo que el proceso continúa. La mezcla de gases hidrógeno y oxígeno a temperatura ambiente no explota, pero si se añade platino en polvo la mezcla explosiona al cubrirse la superficie del platino con el oxígeno adsorbido. Los átomos de platino alargan los enlaces de las moléculas de O2, debilitándolos y rebajando la energía de activación. Los átomos de oxígeno reaccionan rápidamente con moléculas de hidrógeno, colisionando contra ellas y formando agua y regenerando el catalizador. Las fases por las que pasa una reacción constituyen el ‘mecanismo de reacción’.

4.6.1 Teoría de las Colisiones

El modelo actual que explica cómo tiene lugar una reacción química es la teoría de las colisiones, desarrollada por Lewis y otros químicos en la década de 1920. Según esta teoría, para que ocurra una reacción química, es preciso que los átomos, las moléculas o los iones de los reactivos entren en contacto entre sí, es decir, que choquen.

Dadas las dimensiones de los átomos, moléculas o iones, en una reacción química toman parte tal número de partículas que sería impensable un choque simultáneo (al mismo tiempo) y adecuado de todas las partículas de los reactivos.

En la formación del Hl a partir de la reacción del con el 12, cada molécula de hidrógeno existente debe chocar con una sola de yodo para originar dos moléculas de yoduro de hidrógeno. De esta forma, para que puedan reaccionar las cantidades existentes de reactivos, toda reacción química requiere un tiempo, que se denomina tiempo de reacción.

Por otro lado, generalmente, no toda la masa de reactivos se transforma íntegramente en productos, porque no todos los choques que se verifican dan lugar a la ruptura de enlaces; puede ocurrir como en el juego del billar, que el choque de las bolas produzca únicamente el cambio de dirección de las mismas. Por eso para que tenga lugar una reacción química los choques deben ser eficaces y cumplir las dos condiciones siguientes:

1.- Que los átomos, moléculas o iones de los reactivos posean suficiente energía (cinética), para que al chocar, puedan romperse sus enlaces y formarse otros nuevos.

2.- Que el choque se verifique con una orientación adecuada, pues aunque los átomos, moléculas o iones tengan la suficiente energía, puede suceder que el choque no sea eficaz, por tener lugar con una orientación desfavorable.

Por tanto, para que una reacción química tenga lugar, es necesario que los átomos, moléculas o iones existentes entren en contacto, es decir, choquen, y mediante la colisión, se rompan los enlaces de las sustancias reaccionantes y se establezcan los nuevos enlaces.

Según la primera condición, a la energía mínima requerida para efectuar una reacción se la llama energía de activación.

De esta forma, se puede imaginar que una reacción química transcurre por un cierto camino de reacción, parecido a la carrera de un atleta que debe efectuar un salto de pértiga. La altura de listón se asemeja a la barrera energética que constituye la energía de activación, y que debe superarse para que la reacción química tenga lugar.

No se deben confundir los conceptos energía de reacción con energía de activación, pues hacen referencia a aspectos distintos de una reacción química.

La energía de reacción proporciona el balance energético que acompaña a una reacción química, independientemente de cómo se verifique la reacción.

La energía de activación se refiere a la barrera energética que hay que vencer para que tenga lugar la reacción química.

Veamos un ejemplo: La combustión de un trozo de papel es una reacción exotérmica y pudiera parecer que, al ser el contenido energético de los productos menores que el de los reactivos, todas las reacciones exotérmicas deberían ocurrir de una forma espontánea. Pero, afortunadamente el papel no arde de forma espontánea en contacto con el oxígeno del aire. Todos sabemos que hace falta prender con una cerilla el papel para que éste se queme.

De esta forma, el papel comienza a arder cuando la cerilla encendida comunica la energía de activación suficiente al papel y al oxígeno para iniciar la combustión.

4.6.3 Factores que modifican la velocidad de reacción

Se ha determinado mediante estudios que la velocidad de una reacción química puede ser modificada por cuatro factores: la concentración de los reactivos, la temperatura a la que se efectúa la reacción, la presencia de catalizadores y el área superficial de los reactivos sólidos o líquidos o de los catalizadores.

- CONCENTRACIÒN DE REACTIVOS: La concentración de una sustancia es la cantidad de partículas (moles) por una unidad de volumen (litros). Un aumento de la concentración de los reactivos,

Aumenta la velocidad de reacción. A medida que el número de partículas en un determinado volumen es mayor, aumenta la frecuencia de las colisiones y, por lo tanto la velocidad de la reacción. Ejemplo: Las combustiones suceden más lentamente en el aire que en el oxigeno puro. “A temperatura constante la velocidad de una reacción es proporcional al producto de las concentraciones molares de los reaccionantes”.

- TEMPERATURA: Provoca un aumento en la velocidad de reacción y una disminución de temperatura, la disminuye en la reacción. La Temperatura, es la propiedad de los sistemas que determina si están en equilibrio térmico. El concepto de temperatura se deriva de la idea de medir el calor o frialdad relativos y de la observación de que el suministro de calor a un cuerpo conlleva un aumento de su temperatura mientras no se produzca la fusión o ebullición. En el caso de dos cuerpos con temperaturas diferentes, el calor fluye del más caliente al más frío hasta que sus temperaturas sean idénticas y se alcance el equilibrio térmico. Por tanto, los términos de temperatura y calor, aunque relacionados entre sí, se refieren a conceptos diferentes: la temperatura es una propiedad de un cuerpo y el calor es un flujo de energía entre dos cuerpos a diferentes temperaturas.

A medida que aumenta la temperatura, se incrementa la energía cinética de las partículas, lo que provoca que choquen con mayor frecuencia y que adquieran más rápidamente la energía de activación. Cuando se eleva la temperatura de un sistema de reacción, aumenta la velocidad de la misma. Así la formación de agua a partir de hidrógeno y oxígeno es muy lenta a temperatura ambiente, sin embargo puede ser explosiva si aumenta la temperatura.

- CATALIZADORES: Son sustancias que aceleran o retardan la velocidad de reacción sin intervenir en ella, o sin sufrir un cambio químico. Son sustancias llamadas también como inhibidores. La presencia de un catalizador en el medio de reacción, normalmente reduce la energía de activación del sistema, facilitando así la transformación química. Ejemplo: La reacción entre el hidrógeno y el yodo para formar yoduro de hidrógeno se dará en función de un catalizador al reducir la barrera de activación: Las acciones catalíticas intervienen en un número elevado de fenómenos químicos de gran importancia científica, industrial y biológica, puesto que muchas reacciones verificarían sin la ayuda de los catalizadores tan rápido o tan lentamente que sería imposible aprovecharlas.

Un catalizador en disolución con los reactivos, o en la misma fase que ellos, se llama catalizador homogéneo. El catalizador se combina con uno de los reactivos formando un compuesto intermedio que reacciona con el otro más fácilmente. Sin embargo, el catalizador no influye en el equilibrio de la reacción, porque la descomposición de los productos en los reactivos es acelerada en un grado similar.

Área superficial de los reactivos sólidos o líquidos o de los catalizadores 

En una reacción química puede existir reactivos o catalizadores que se encuentren en diferente fase (sólido, liquido o gas); de cierta forma, esto afecta la velocidad de la reacción. Por ejemplo, un trozo grueso de madera arde con mayor rapidez si se corta en trozos más pequeños; si se convierte en aserrín seco, puede arder con tal rapidez capaz de provocar una explosión si una chispa lo incendia.

Cuando los reactivos o catalizadores se hallan en dos estados físicos diferentes, un aumento de área superficial permite un incremento en la frecuencia de colisiones y, por lo tanto una mayor velocidad de reacción.

4.7 Consumismo e impacto ambiental 

Se entiende como consumismo al gasto de todo aquello que debido al uso se extingue o destruye. Entonces, es extinguir y destruir algo.

En nuestras actividades cotidianas consumimos un sinnúmero de productos; por ejemplo, alimentos que nos proporcionan energía, el gas doméstico para calentar los alimentos o el agua para el baño, oxígeno al respirar, energía eléctrica, cosméticos, gasolina para el automóvil, etcétera.

Aunque las leyes de la conservación de la materia y la energía establecen que no se crean ni se destruyen, solo se transforman, lo cierto es que algunas transformaciones no se pueden aprovechar; además de que las fuentes o recursos naturales de donde se obtienen las materias primas y la energía para transformarlos en los productos que utilizamos para realizar nuestras actividades o en aquellos que nos proporcionan cierta comodidad o una mejor calidad de vida, se están agotando (o extinguiendo) debido al consumismo del hombre.

Aunque no se tiene una definición general del impacto ambiental, una de las más aceptadas la define como “las consecuencias ambientales probables de proyectos, programas, planes y políticas propuestas”.

El impacto ambiental sobre los recursos naturales renovables ha sido muy severo, la explotación más drástica se presentó conforme la ciencia y la tecnología avanzaron y fueron adquiriendo mayores medios energéticos o la misma producción solicitó una mayor aportación de materias primas.

La ciencia nos ayuda a comprender la magnitud de nuestro impacto sobre el ambiente, a identificar los ecosistemas y especies que necesitan protección. Por su parte, la tecnología nos proporciona los medios que ayudan a reducir nuestros impactos sobre el ambiente que nos rodea.

4.7.1 Desarrollo sustentable

Este concepto surge como respuesta a los problemas ambientales  que la humanidad enfrenta actualmente, como son: contaminación del aire, agua y suelo; algunas otras tal veces menos perceptibles como son la reducción de la biodiversidad de los ecosistemas, la alimentación, educación, etc., y cuyas consecuencias se han reflejado en la salud humana.

El desarrollo sustentable consiste en una forma de desarrollo que cumple con las necesidades de las actuales generaciones como son alimentación, vestido, vivienda, educación y sanidad, sin comprometer las aspiraciones de futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades.

El desarrollo sustentable de un país se puede estudiar considerando tres dimensiones: social, económica y ecológica.

Dimensión social: Una sociedad con un desarrollo sustentable es aquella en la que no existe pobreza extrema, el analfabetismo es mínimo y alto el nivel de cultura debido a un eficiente sistema educativo y a la disponibilidad de centros culturales y recreativos, el crecimiento de la población debe estar controlado para asegurar el bienestar futuro, los servicios de salud deben estar disponibles para todos por igual y los índices de criminalidad deben ser casi nulos.

Dimensión económica: En la actualidad, la teoría económica considera la posibilidad de un crecimiento económico continuo, con un uso racional de los recursos naturales que no implique un agotamiento total de estos recursos ni el deterioro ambiental a largo plazo.

En un país desarrollado, una disminución en la tasa de desempleo mayor a la esperada puede ser indicador de que la economía está creciendo; por el contrario, un aumento en los precios al consumidor y al producto, mayor al esperado, puede indicar un crecimiento con mucha inflación.

Dimensión ecológica: Escasez de agua, pérdida de la biodiversidad, deforestación, agotamiento de la capa de ozono, contaminación del aire, agua y suelo, urbanización mal planeada, erosión del suelo e inadecuada disposición de desechos peligrosos; son alguno de los problemas causados por el gran número de habitantes así como por la concentración de las poblaciones y los patrones de consumo.

Es posible generar e implementar mecanismos que aseguren la compatibilidad de las actividades productivas con la conservación de los recursos naturales, teniendo como objetivo principal el bienestar de la población.

4.7.2 Riesgos de la ciencia y la tecnología

Se dice que la ciencia es una estructuración del conocimiento para explicar los fenómenos que suceden en el entorno. En tanto, la tecnología es la aplicación de la ciencia a la solución de problemas concretos

Muchas personas creen que todo producto nuevo es superior al anterior, pero en algunos casos sólo cambia su presentación y no su composición o calidad. La mercadotecnia induce a comprar productos nuevos que en ocasiones no presentan ventaja real sobre los ya existentes.

La tecnología nos proporciona la capacidad de poner la naturaleza al servicio del hombre, pero se debe cuidar que no por alcanzar la eficiencia no se utilice correctamente, de manera que se agoten los recursos y se destruya a la naturaleza.

El desarrollo de la ciencia y la tecnología ha permitido tener mejores condiciones de vida y menos enfermedades, Son muchas las confusiones y los problemas que la ciencia ha resuelto, sin embargo también son muchos los problemas, confusiones y peligros que el intenso desarrollo tecnológico de los últimos años a traído. Pero debemos confiar en que la misma ciencia y la tecnología, en un equilibrio de valores, aporten nuevas soluciones a estos problemas para tener una vida y un desarrollo sustentable.