¿Es cierto que ninguna reacción química es irreversible?

No se puede decir tajantemente ni sí ni no, depende. Como muchas veces en ciencia hay que contextualizar. Si a lo que nos referimos es a que una reacción irreversible es aquella que transcurre en un sentido y o bien es prácticamente imposible o bien no somos capaces de ver en la práctica que se dé en un sentido opuesto, pues con esa definición sí habría reacciones irreversibles. Por ejemplo, la combustión del gas butano con oxígeno sabemos que produce CO₂ y agua pero no vemos que se produzca la reacción inversa. Otro ejemplo lo tenemos cuando metemos un pastel en el horno. Eso es una reacción química, hay un cambio de sustancias mucho más complejo que el anterior, pero cuando tenemos el pastel hecho no podemos hacer nada para volver a tener los ingredientes de nuevo en su estado original.

Cuando hablamos de reacciones químicas hay un concepto a tener siempre en cuenta: el equilibrio químico. Las reacciones llegan hasta una situación de mínima energía que es lo que consideramos como equilibrio y eso implica que al final tienes una mezcla de los reactivos y de los productos. ¿Cuándo decimos que una reacción es irreversible? Cuando prácticamente todo lo que tenemos son productos y casi no vemos nada de los reactivos. Los reactivos son los ingredientes químicos que tenemos antes de que se produzca la reacción y los productos, los ingredientes químicos que obtenemos tras ésta.

Un ejemplo: si mezclamos un hidrocarburo con oxígeno se llegará a una composición en la que tendremos CO₂ y agua pero no podemos decir que no haya absolutamente nada del hidrocarburo y del oxígeno inicial, lo que ocurre es que hay tan poco que no tenemos por qué tenerlo en cuenta. Esa reacción sí podríamos considerar que ha transcurrido en un único sentido, es irreversible.

El parámetro que miramos para saber si estamos en el estado de equilibrio, o si estamos lejos o cerca, es la energía libre de Gibbs. Tiene en cuenta la cantidad de calor que se transfiere en la reacción, bien consumido o bien desprendido, y el cambio en el desorden del sistema. Si la energía libre de Gibbs tiene un número muy alto y negativo, estamos lejos del equilibrio y la reacción se da en el sentido en el que la estamos considerando. Si ocurre lo contrario, que tiene un valor muy alto pero positivo, la reacción se dará en el sentido inverso. Y si vale 0, estamos en el equilibrio. Todos los sistemas, ya sea desde el valor negativo o desde el valor positivo, tienden a ese equilibrio. En algunos, esta situación de equilibrio se da cuando hay cantidades enormes de productos y sólo quedan exiguas cantidades de reactivos (decimos que tiene una constante de equilibrio alta), o al revés (constante de equilibrio baja). Este valor depende de cada reacción y temperatura. Así, reacciones con constantes de equilibrio del orden de 10⁴⁰, 10⁵⁰ o 10⁶⁰, implican que en la práctica, la cantidad de reactivo que queda sin haber reaccionado una vez llegado al equilibrio, es prácticamente nada.

Tenemos también lo contrario, reacciones en las que la constante de equilibrio es muy, muy pequeña. Nunca va a ser negativa, siempre tiene que ser por encima de 0 pero puede ser de 10^-50, y eso lo que significa es que en la práctica la reacción no se va a dar, se dará un poco, pero tan poco que prácticamente no vamos a poder detectar que se ha producido la reacción.

Estrictamente hablando, todas las reacciones tienen su punto de equilibrio, la cuestión es dónde está. Las que normalmente llamamos irreversibles son aquellas en las que el equilibrio se alcanza habiendo consumido la práctica totalidad de los reactivos. En estos casos es virtualmente imposible revertirlas porque las condiciones en las que eso sería teóricamente factible son imposibles de alcanzar en la práctica.

Ginesa Blanco es catedrática de Química Inorgánica en la Universidad de Cádiz.

Pregunta realizada vía email por Kenneth Hipólito Meléndez Gómez

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