Sección 3 · Química de la vida
La creación de nuevos enlaces químicos y el cambio de los átomos con los que interactúa cada átomo ocurren mediante reacciones químicas, en las que se rompen y se forman enlaces. Estos cambios en la composición atómica de las sustancias ocurren constantemente en los seres vivos para almacenar y extraer energía, construir estructuras orgánicas y permitir, en general, todos los procesos necesarios para mantener la vida.
Aquí aprenderemos algunos conceptos básicos sobre las reacciones químicas.
Se pueden distinguir cuatro grandes tipos de reacciones químicas. En una reacción de síntesis, las sustancias se combinan para formar moléculas más complejas, mientras que en las descomposiciones, las moléculas se rompen en partes separadas. En las sustituciones simples, un elemento no combinado sustituye a otro en un determinado compuesto. Por último, en una sustitución doble, dos elementos de dos compuestos respectivos cambian de lugar. La imagen muestra un resumen muy simplificado con representaciones simbólicas de las partes de los compuestos.
Las reacciones químicas se representan mediante ecuaciones como la representada aquí. Los reactivos aparecen en el lado izquierdo de la flecha y los productos en el lado derecho. La flecha indica el sentido de la reacción. Cada compuesto está representado por su fórmula y el número de moléculas que se necesitan para la reacción.
Es importante que el número total de cada átomo sea igual en ambos lados de la ecuación. En este ejemplo tenemos cuatro átomos de hidrógeno y dos de oxígeno a cada lado de la flecha.
La mayoría de las reacciones químicas son reversibles, por lo que pueden avanzar en ambos sentidos. Para indicarlo, se muestran dos flechas opuestas. Las reacciones reversibles alcanzan un punto de equilibrio en el que las velocidades de ambos sentidos son iguales, aunque el equilibrio puede estar muy desplazado hacia un lado. En este ejemplo, la cantidad total de N₂, H₂ y NH₃ no cambia después de alcanzar el equilibrio, y el NH₃ es la molécula más abundante.
Algunas reacciones están influidas por catalizadores. Estas sustancias modifican la velocidad de las reacciones químicas sin consumirse en el proceso, pero no cambian el equilibrio específico de la reacción. Los catalizadores facilitan las reacciones al disminuir la energía de activación (Eₐ) y, con ello, aplanar el perfil energético de la reacción, como se muestra. Las enzimas, proteínas específicas, son catalizadores biológicos importantes que actúan en distintas vías bioquímicas.
Es importante entender que las enzimas, y los catalizadores en general, no cambian el equilibrio de una reacción química. A grandes rasgos, solo "disminuyen la fricción" y ayudan a alcanzar ese equilibrio mucho más rápido. Esto significa que la dirección de la reacción sigue estando determinada por la proporción de moléculas en cada lado de la ecuación.
En la siguiente sección se analizarán las partes de las moléculas con especial importancia para las reacciones químicas.
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