Una reacción de descomposición es un tipo de reacción química en la que un compuesto se descompone en componentes más simples. Es lo opuesto a la síntesis química, en la que elementos o compuestos relativamente simples se combinan para producir uno más complejo. Dado que una reacción de descomposición implica la ruptura de enlaces químicos, requiere la adición de energía; esto puede provenir del calor, una corriente eléctrica u otras fuentes. A veces, un catalizador acelerará la reacción o permitirá que tenga lugar a una temperatura más baja. Estas reacciones se utilizan industrialmente en la producción de algunos elementos, especialmente metales reactivos, y en el laboratorio para el análisis de muestras.
Descomposición por calor
El calor se usa comúnmente para provocar una reacción de descomposición. Cuando un compuesto se calienta, sus átomos se mueven con más fuerza y este movimiento puede romper los enlaces químicos. Por ejemplo, si el carbonato de calcio (CaCO3) se calienta fuertemente, se descompondrá en óxido de calcio (CaO) y dióxido de carbono (CO2). La temperatura requerida para descomponer un compuesto depende de la fuerza de los enlaces que lo mantienen unido. En este ejemplo, el carbonato de calcio pierde un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno como CO2, pero el calcio se aferra a un átomo de oxígeno porque el enlace calcio-oxígeno es muy fuerte y no se puede romper calentando a una temperatura fácilmente alcanzable.
Los elementos más reactivos tienden a formar enlaces más fuertes y, por lo tanto, son más difíciles de separar de sus compuestos. En contraste con el ejemplo anterior, los óxidos de metales menos reactivos, como la plata y el mercurio, pueden descomponerse mediante un calentamiento relativamente moderado, liberando oxígeno y dejando el metal puro. Los metales altamente reactivos, como el sodio y el potasio, no pueden separarse de sus compuestos mediante calentamiento solo.
Electrólisis
En estado líquido, los elementos se pueden separar de un compuesto mediante la aplicación de una corriente eléctrica continua en un proceso conocido como electrólisis. La corriente fluye a través de electrodos, que se colocan en el líquido. Los electrones cargados negativamente fluyen hacia un electrodo, conocido como cátodo, y salen por el otro, que se conoce como ánodo. Por tanto, el cátodo tiene una carga negativa y el ánodo, una carga positiva. Los iones en el líquido se mueven hacia el electrodo con carga opuesta, lo que permite que fluya la corriente.
Un ejemplo es la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno por electrólisis. El agua pura es un conductor muy pobre, pero la introducción de incluso una cantidad muy pequeña de un compuesto iónico, como el sulfato de sodio, mejora en gran medida su conductividad y permite que tenga lugar la electrólisis. En el cátodo, el agua (H2O) se divide en iones de gas hidrógeno (H2) e hidróxido (OH-), que son atraídos por el ánodo cargado positivamente. En el ánodo, el agua se divide en gas oxígeno e iones de hidrógeno (H +), que son atraídos por el cátodo.
Otros factores
En algunos compuestos, la energía necesaria para la descomposición es pequeña y puede ser suministrada por un impacto menor, como un impacto físico. Uno de esos compuestos es la azida de plomo (Pb (N3) 2), que se descompone explosivamente en gas de plomo y nitrógeno si se somete a un impacto bastante pequeño. La azida de sodio es un compuesto similar, pero un poco menos sensible, que se utiliza para inflar las bolsas de aire de los automóviles en caso de colisión.
La luz puede provocar la descomposición de algunos compuestos. Por ejemplo, el cloruro de plata se convierte en plata y cloro gaseoso al exponerse a la luz. Este fenómeno fue crucial para el desarrollo de la fotografía.
catalizadores
En muchos casos, una reacción de descomposición puede ser provocada o acelerada mediante el uso de un catalizador. Estas sustancias no participan en la reacción y, por lo tanto, no son modificadas por ella, pero fomentan que se produzca la reacción. Un buen ejemplo es la descomposición de soluciones diluidas de peróxido de hidrógeno (H2O2) en agua y oxígeno. Esta reacción se puede promover mediante la adición de dióxido de manganeso en polvo, que actúa como catalizador para producir oxígeno gaseoso.
Utiliza materiales de
La descomposición térmica se utiliza en la producción industrial de cal viva para la fabricación de cemento y varios otros fines. La electrólisis se utiliza en la producción de metales reactivos. Por ejemplo, el sodio se produce por electrólisis de sal fundida (cloruro de sodio). Esto también produce cloro gaseoso, que tiene muchos usos industriales, aunque la mayor parte del cloro se produce por electrólisis de soluciones salinas en agua. Las reacciones de descomposición que involucran electrólisis también se utilizan para hacer flúor el elemento extremadamente reactivo y como una forma «limpia» de generar hidrógeno para combustible.
Existen algunas aplicaciones científicas que dependen de reacciones de descomposición para analizar materiales. En espectrometría de masas, por ejemplo, una pequeña muestra del material de interés se divide en iones, que se separan según sus cargas y masas. Entonces se puede determinar la composición del material.