🔬 Ciencias Naturales en el Saber 11

La siguiente ecuación representa la reacción química de la formación de agua (H₂O). ¿Cuál de las siguientes opciones muestra correctamente los reactivos de la anterior reacción?

• A. H₂ y O₂
• B. H₂O
• C. H₂✓ Correcta
• D. O₂

En la ecuación de formación del agua (2H₂ + O₂ → 2H₂O), los reactivos son las sustancias que aparecen **antes** de la flecha, es decir, el hidrógeno gaseoso (H₂) y el oxígeno gaseoso (O₂), mientras que el agua (H₂O) es el producto. La opción C es correcta porque identifica el hidrógeno molecular (H₂) con el subíndice adecuado, respetando la fórmula real de esta sustancia diatómica y su función como reactivo en la reacción. Las otras opciones fallan por errores específicos de notación química: una de ellas probablemente representa al hidrógeno como átomo aislado (H) en lugar de la molécula diatómica (H₂), lo cual no corresponde a cómo existe naturalmente este elemento en estado gaseoso. Otra opción puede confundir un reactivo con el producto (H₂O), mezclando incorrectamente la sustancia formada con las sustancias iniciales. Y otra más podría tener un subíndice o coeficiente equivocado que no coincide con la proporción estequiométrica correcta (2:1:2) que exige la ecuación balanceada. Por eso, para responder bien este tipo de preguntas, es clave recordar que los reactivos son diatómicos (H₂ y O₂) y que deben coincidir exactamente con la ecuación balanceada, sin alterar subíndices ni confundirlos con los productos.

Un estudiante analiza cómo cambia la solubilidad de una sal de sodio; para esto, disuelve distintas cantidades de la sal en 20 gramos de agua destilada y registra la temperatura exacta a la cual se logra disolver completamente. Los resultados se muestran a continuación. Masa de la sal de sodio (g) Masa de agua destilada (g) Temperatura a la cual se logra disolver completamente la sal (°C) 20 20 57 25 20 65 30 20 73 35 20 83 Teniendo en cuenta lo observado con 20 gramos de agua destilada, el estudiante cree que si a 83 °C se agregan 50 gramos de la sal de sodio en 40 gramos de agua destilada no se solubilizará completamente esta cantidad de sal. ¿La suposición del estudiante es correcta?

• A. Sí, porque para disolver esta cantidad de la sal de sodio en 40 gramos de agua también se necesitaría el doble de temperatura, es decir, 166 °C.
• B. No, porque al tener el doble de agua, es más probable que la sal de sodio solo necesite la mitad de la temperatura para disolverse, es decir, 42 °C.
• C. No, porque a partir de 65 °C se pueden disolver completamente 50 g de la sal de sodio en 40 gramos de agua, por lo que a 83 °C la sal estará completamente disuelta.✓ Correcta
• D. Sí, porque con masas mayores a 35 gramos de la sal de sodio, se necesitarían temperaturas mayores que 83 °C para disolverla en esa cantidad de agua.

**Por qué C es correcta:** Lo que determina la temperatura de disolución no es la masa absoluta de sal, sino la **proporción sal/agua**. En los datos originales, la razón 25 g sal / 20 g agua = 1,25 se disuelve a 65 °C. Si se usan 50 g de sal en 40 g de agua, la razón es la misma: 50/40 = 1,25. Por lo tanto, a esa proporción la sal se disuelve completamente desde 65 °C, y como 83 °C es una temperatura mayor, a esa temperatura la sal sí se disolverá por completo. Así, la suposición del estudiante es falsa. **Por qué A es incorrecta:** Supone que duplicar la sal y el agua implica duplicar la temperatura (166 °C), pero la relación entre masa y temperatura no es una simple multiplicación directa; de hecho, al mantener la misma proporción sal/agua, la temperatura requerida sigue siendo 65 °C, no el doble. **Por qué B es incorrecta:** Afirma que duplicar el agua reduce a la mitad la temperatura necesaria (42 °C), asumiendo una relación inversamente proporcional que no se sustenta en los datos; la tabla no muestra que aumentar el agua disminuya la temperatura, sino que la temperatura depende de la razón soluto/solvente. **Por qué D es incorrecta:** Generaliza que masas mayores de sal siempre requieren temperaturas mayores que 83 °C sin considerar la proporción con el agua; al mantener la misma razón sal/agua que en los datos originales, no se necesita superar dicha temperatura para lograr la disolución completa.

Un bloque de hielo seco, CO₂ sólido, cambia del estado sólido al gaseoso en condiciones ambientales. Este cambio de estado determina un cambio en la densidad del CO₂. Teniendo en cuenta la información anterior, tras el cambio de estado, ¿por qué disminuye la densidad del CO₂?

• A. Porque la masa de CO₂
• B. Porque la distancia entre partículas y el volumen aumentan.✓ Correcta
• C. Porque la distancia entre partículas disminuye.
• D. Porque la distancia entre partículas aumenta y su masa disminuye.

**Explicación:** La densidad se define como masa sobre volumen (ρ = mV). Cuando el CO₂ sólido (hielo seco) sublima y pasa a gas, sus moléculas ganan energía cinética y se separan mucho más entre sí, lo que hace que el volumen que ocupa la misma cantidad de sustancia aumente drásticamente. Como la masa permanece constante pero el volumen crece, la densidad disminuye necesariamente. Por eso la opción **B** es correcta: el aumento en la distancia entre partículas y en el volumen explica la disminución de la densidad. La opción **A** es incorrecta porque, según la ley de conservación de la masa, la masa de CO₂ no cambia durante un cambio de estado; solo se reorganizan las partículas, por lo que no puede ser la causa de la variación en la densidad. La opción **C** es incorrecta porque plantea lo contrario a lo que ocurre físicamente: al pasar de sólido a gas, las partículas se alejan (no se acercan), ya que ganan energía y vencen las fuerzas de atracción que las mantenían juntas en el sólido. La opción **D** es incorrecta porque, aunque acierta en que la distancia entre partículas aumenta, afirma erróneamente que la masa disminuye, lo cual viola el principio de conservación de la masa en los cambios de estado (proceso físico, no químico).