En la industria, la naturaleza y la vida cotidiana, la materia experimenta transformaciones constantes. Algunos de estos cambios son de tipo físico, como la evaporación del agua o la compresión de un resorte; mientras que otros corresponden a transformaciones químicas y, por lo tanto, resultan permanentes, ya que en una reacción química se generan nuevas sustancias a partir de las originales.

Las reacciones químicas cumplen una función esencial en las actividades diarias: desde la preparación y digestión de los alimentos hasta la degradación de materiales orgánicos, procesos cuyo estudio resulta de gran relevancia para el progreso científico y tecnológico. Comprender estos fenómenos favorece el desarrollo de áreas como la medicina, la producción industrial y la conservación de los ecosistemas.

En este tema se analizarán algunas de las reacciones químicas más relevantes en compuestos orgánicos, como la combustión, la polimerización, la saponificación, la esterificación y la fermentación.

El conocimiento de estas reacciones permitirá valorar su impacto en el mundo actual, considerando no solo su uso y aplicaciones, sino también sus efectos sobre el medio ambiente, lo que contribuye a un manejo adecuado y responsable de las sustancias orgánicas en la vida diaria, impulsando una conciencia química y ambiental orientada al desarrollo sostenible.

6.1 Combustión

La combustión es una reacción química exotérmica (libera calor y luz) entre una sustancia y el oxígeno, generando una flama (Chang y Overby, 2020). Es una reacción de oxidación, por lo que implica pérdida de electrones, es decir, un aumento en el número de oxidación en la sustancia que se lleva a combustión. A esta sustancia que se lleva a combustión se le conoce como combustible y el que provoca la combustión es un comburente (oxígeno o una mezcla de sustancias que aportan oxígeno). La combustión es común en los hidrocarburos.

La siguiente reacción representa la combustión del metano:

En la reacción anterior se obtienen como productos CO₂ y H₂O, lo que cambia es la cantidad, ya que esta depende de las cantidades de reactivos que intervienen.

Es importante conocer la composición del combustible (sólido, líquido o gas) para saber si los productos de la reacción son contaminantes nocivos.

La actual dependencia de los combustibles fósiles no renovables (petróleo, carbón y gas natural) es la principal causa de los altos niveles de contaminación atmosférica y del calentamiento global, por lo que es urgente la implementación de fuentes energéticas renovables y sostenibles que sean capaces de reemplazarlos eficientemente.

Para conocer más acerca del papel de los combustibles fósiles en el calentamiento global, te invitamos a ver el siguiente video:

6.2 Polimerización

Un polímero es una molécula gigante compuesta por una unidad básica llamada monómero, que se repite n veces en la molécula, la puede representar cientos, miles o millones de monómeros

La longitud de la cadena fluctúa dependiendo del polímero.

Se incluyen compuestos de importancia biológica, como las proteínas y los carbohidratos y plásticos sintéticos:

Tipos de polimerización

1. Polimerización por adición

En esta polimerización intervienen compuestos orgánicos que contienen enlaces dobles o triples (insaturados). Existen tres tipos de polimerización por adición:

2. Polimerización por condensación

En esta polimerización se unen monómeros para formar un polímero, eliminando en cada paso una pequeña molécula, generalmente agua.

Ejemplo 1: Obtención del tereftalato de polietileno (PET)

El PET es un polímero termoplástico. Se puede preparar a partir de dos formas:

1. A partir de ácido tereftálico (TPA). Subproducto agua.
2. A partir de dimetiltereftalato (DMT). Subproducto metanol.

Enseguida se muestra la reacción que permite la obtención del PET (también conocido como dacrón cuando se utiliza para prendas de vestir) a partir de TPA.

Fuente: Chang, R., y Overby, J. (2020). Química (13ª ed.). México: McGraw-Hill.

Ejemplo 2: Obtención del nylon 6,6

El nylon 6,6 se sintetiza a partir de diácidos y diaminas. Los ácidos catalizan la reacción y se lleva a cabo una polimerización por condensación, obteniendo agua como subproducto.

Para conocer más sobre cómo se pueden reciclar botellas de PET para la fabricación de prendas de vestir, te invitamos a ver el siguiente video:

6.3 Esterificación

Es la reacción entre un ácido carboxílico (RCOOH) y un alcohol (R’OH) en presencia de calor y ácido como catalizador. Esta reacción es reversible y es fácil que el éster se hidrolice y regrese a los reactivos originales. Esta es una reacción de condensación, ya que se forma agua como residuo:

Ácido

Cabe señalar que la estructura del éster contiene una parte del ácido y una del alcohol, al igual que su nombre:

Ácido

Los ésteres se sintetizan como parte de la fabricación de medicamentos, perfumes, aromatizantes y saborizantes. Por ejemplo, el butanoato de metilo tiene olor a manzana y se usa como saborizante en alimentos y como aromatizante en perfumes. En tanto, el salicilato de metilo tiene un aroma mentolado y se emplea como saborizante en dulces y gomas de mascar, además de usarse en cremas y ungüentos para dolores musculares.

Para conocer más sobre cómo se producen los perfumes, te invitamos a ver el siguiente video:

6.4 Saponificación

La saponificación es la reacción mediante la cual se produce jabón a partir de grasas o aceites y un álcali, como hidróxido de sodio o de potasio.

Las grasas y aceites son ésteres de ácidos grasos (saturados o insaturados) con glicerol. El tipo de grasa más común es el de los triglicéridos, como el que se observa a continuación:

Triglicérido.

La reacción de saponificación es:

A partir de la grasa y el hidróxido de sodio se forma jabón (sal de ácido graso o éster metálico) y glicerina o glicerol, que es un subproducto de la reacción.

Para conocer el grado de saponificación se mide el índice de saponificación, que se refiere al número de miligramos de KOH (hidróxido de potasio) que se necesitan para saponificar un gramo de grasa o aceite. Un gramo de grasa de alto peso molecular tiene menos moléculas que un gramo de grasa de bajo peso molecular, por eso a mayor peso molecular del aceite o grasa, menor índice de saponificación

La molécula de jabón suele representarse de la siguiente manera:

La parte polar del jabón es soluble en agua, y la parte de la cadena de carbonos, o no polar, es soluble con las grasas. De manera que, al actuar sobre la suciedad, la parte hidrofóbica de las moléculas de jabón disuelven la grasa, y la parte polar hace que se mantenga suspendida en el agua, formando micelas:

Para conocer más sobre cómo actúa un jabón, te invitamos a ver el siguiente video:

6.5 Fermentación y biomasa

Fermentación

La fermentación es una reacción química de compuestos orgánicos que se produce en ausencia de oxígeno. Es llevada a cabo por las enzimas que producen los microorganismos (células, bacterias y algunos tipos de hongos). Durante este proceso se desprenden gases y hay un efecto calorífico. La fermentación también se puede definir como un proceso catabólico, es decir, que de productos orgánicos complejos se obtienen compuestos orgánicos más sencillos.

El producto final de la fermentación varía según el sustrato. Por ejemplo, en la industria se logra convertir granos o frutos en bebidas alcohólicas (el mosto en vino y la cebada en cerveza).

Objetivos de la fermentación:

La fermentación está influenciada por factores tanto internos (calidad del sustrato, tipo de microorganismo) como externos (temperatura, cantidad de oxígeno, humedad, luz, etc.). Ambos factores son importantes para obtener los resultados y calidad de los nuevos productos.

Aplicación de la fermentación

Como se ha mencionado, la fermentación depende de las reacciones químicas que se originan a través de los microorganismos. En el caso de los productos lácteos, la acción de estas bacterias desencadena un proceso en el que la lactosa (el azúcar de la leche) se transforma en ácido láctico. Este compuesto modifica la estructura de la proteína de la leche y va creando nuevos productos, como los diferentes tipos de quesos y yogur.

En la industria alimenticia, la fermentación también se utiliza en procesos de conservación, ya que la generación del ácido láctico o acético inhibe el desarrollo de microorganismos dañinos en los alimentos como las carnes, frutas, etc. Otro beneficio de la fermentación es la conversión del mosto en vino y de la cebada en cerveza, a través de la generación de etanol.

Para conocer más acerca del proceso de fermentación, te invitamos a ver el siguiente video:

Biomasa

La biomasa es toda la materia orgánica que se encuentra en la Tierra, de origen vegetal o animal, y a la vez puede ser natural o artificial. Cualquier tipo de biomasa tiene su origen en la fotosíntesis, reacción que sintetiza compuestos orgánicos complejos a partir del CO₂ y la energía solar. Se ha planteado como una alternativa ecológica a los combustibles fósiles, sin embargo, su uso aún es limitado.

Los tipos de biomasa para fines energéticos se definen a partir del tipo de residuos, y se pueden clasificar en (Pamparato, Espósito y Begonja, 2018):

La biomasa puede ser sometida a diversos procesos para su uso energético:

Para dar un breve repaso del material abordado en este tema, te recomendamos hacer clic en la siguiente presentación interactiva:

Conocer las reacciones químicas resulta fundamental para comprender la transformación de la materia en diversos contextos. A lo largo de este tema, se han explorado algunas de las principales reacciones de la química orgánica, como la combustión, la polimerización, la saponificación, la esterificación y la fermentación, todas ellas esenciales en múltiples procesos productivos.

El estudio de estas reacciones brinda la oportunidad de desarrollar una visión crítica sobre el uso responsable de distintas sustancias orgánicas, valorando tanto sus riesgos como sus beneficios. Comprender los procesos que experimentan dichas sustancias favorece la toma de decisiones informadas y sostenibles en la vida diaria, fomentando una mayor conciencia ambiental.

A partir de este aprendizaje, se podrá reflexionar sobre la aplicación de los conocimientos adquiridos en el entorno inmediato, con miras a explorar soluciones innovadoras que reduzcan el impacto negativo de las reacciones químicas orgánicas en la vida cotidiana. La química, además de favorecer una mejor comprensión del entorno, ofrece herramientas para transformarlo de manera responsable y sostenible.

Asegurate de:

• Analizar las características de los tipos principales de reacciones químicas.
• Relacionar las reacciones químicas estudiadas con su uso en la vida cotidiana.
• Evaluar el impacto de las reacciones químicas orgánicas en la salud, la industria y el medio ambiente.
• Aplicar el conocimiento de las reacciones químicas orgánicas en la toma de decisiones sobre consumo, uso y gestión de residuos, promoviendo hábitos sostenibles.

• Chang, R., y Overby, J. (2020). Química (13ª ed.). México: McGraw-Hill.
• Pamparato, M., Espósito, M., y Begonja, S. (2018). Introducción a la química: hidrocarburos, alimentos y procesos industriales. Argentina: Maipue.

Lecturas

Para conocer más sobre el futuro de la biomasa, te recomendamos leer:

• World Economic Forum. (2024). Convertir los residuos de biomasa en combustible podría ayudar a restablecer el balance de carbono. Recuperado de https://es.weforum.org/agenda/2024/01/como-convertir-los-residuos-de-biomasa-en-combustible-puede-ayudar-a-restablecer-el-equilibrio-de-carbono/

Videos

Para conocer sobre el proceso de elaboración del vino, revisa el siguiente video:

• Cómo Se Hace? (2022, 19 de agosto). Cómo Se Fabrica El VINO? (Proceso En Fábrica) [Archivo de video]. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=qp_7eCk98Jo

Para conocer sobre cómo se fabrica el PET, revisa el siguiente video:

• Plastics Technology México. (2023, 25 de julio). Síntesis y polimerización del PET: métodos y factores [Archivo de video]. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=v1BUSuZUAX4

Para conocer sobre el uso de la biomasa, revisa el siguiente video:

• Universidad Antonio Nariño. (2024, 29 de octubre). ¡De la orina a la energía! La increíble ciencia que transforma desechos en recursos [Archivo de video]. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=Qe_j7viUAAs

Para conocer sobre la elaboración del jabón, revisa el siguiente video:

• ¿Cómo lo Hacen? (2023, 10 de mayo). ASI SE HACEN LOS JABONES DE BAÑOS | COMO se RECICLA el jabón de MANOS [Archivo de video]. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=8HN8w8syfqA

La obra presentada es propiedad de ENSEÑANZA E INVESTIGACIÓN SUPERIOR A.C. (UNIVERSIDAD TECMILENIO), protegida por la Ley Federal de Derecho de Autor; la alteración o deformación de una obra, así como su reproducción, exhibición o ejecución pública sin el consentimiento de su autor y titular de los derechos correspondientes es constitutivo de un delito tipificado en la Ley Federal de Derechos de Autor, así como en las Leyes Internacionales de Derecho de Autor. El uso de imágenes, fragmentos de videos, fragmentos de eventos culturales, programas y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, es exclusivamente para fines educativos e informativos, y cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por UNIVERSIDAD TECMILENIO. Queda prohibido copiar, reproducir, distribuir, publicar, transmitir, difundir, o en cualquier modo explotar cualquier parte de esta obra sin la autorización previa por escrito de UNIVERSIDAD TECMILENIO. Sin embargo, usted podrá bajar material a su computadora personal para uso exclusivamente personal o educacional y no comercial limitado a una copia por página. No se podrá remover o alterar de la copia ninguna leyenda de Derechos de Autor o la que manifieste la autoría del material.