Energía química para estudiantes

El día de hoy compartiremos algunas anotaciones útiles e iniciales sobre las diferentes reacciones químicas que pueden presentarse cuando hablamos de energía química.

Es un material ideal para estudiantes que comienzan a interiorizarse acerca de este tipo de cambios químicos de energía, y todo lo que tiene que ver con los procesos que determinan esos cambios.

energía quimica para estudiantesLas reacciones químicas se pueden colocar en las siguientes categorías:

1- Combustión
2- Síntesis
3- Desplazamiento individual
4- Descomposición
5- Desplazamiento doble
6- Reacción ácido-base

1- Combustión

Durante esta reacción, el oxígeno se combina con otro compuesto para formar agua y dióxido de carbono . Este tipo de reacciones producen calor, o sea que son reacciones exotérmicas.

Un ejemplo: la quema de naftalina:
C10H8 + 12 O2 – > 10 CO2 + 4 H2O

2- Síntesis

Dentro de la energia química, Cuando dos o más compuestos simples se combinan para formar uno más complejo.

Como ejemplo tomamos la combinación de hierro y azufre para formar sulfuro de hierro:
8 Fe + S8 – > 8 FeS

3- Descomposición

En este caso hablamos de lo opuesto a una reacción de síntesis. Durante la reacción de descomposición, una molécula compleja es convertida hacia otras más simples. En otras palabras, un compuesto se descompone (y se divide) en dos o más compuestos y / o elementos. La mayoría de las reacciones de descomposición son endotérmicas.

Ejemplos:
El proceso de electrólisis del agua en gas de oxígeno e hidrógeno:
2 H2O – > 2 H2 + O2
Proceso de descomposición de cloruro de potasio en gas de potasio y cloro:
2 de KCl (s) → 2 K (s) + Cl2 (g)

4- Desplazamiento individual (sustitución)

Cuando un elemento cambia de lugar con otro elemento en un compuesto.

Ejemplos:
El zinc se combina con ácido clorhídrico. El cinc reemplaza el hidrógeno:
Zn + 2 HCl – > ZnCl2 + H2
Cuando el hidrógeno reacciona con el magnesio el hidrógeno se reemplaza /es desplazado por magnesio:
Mg + HCl – > MgCl2 + H2

5- Desplazamiento doble

Cuando los aniones y cationes de dos moléculas diferentes cambian de lugar, formando dos compuestos completamente diferentes. La ecuación se expresa en general como:
AB + CD – > AC + BD

Ejemplo:
El cloruro de bario acuoso reacciona con el ácido sulfúrico para formar sulfato de bario sólido y ácido clorhídrico:
BaCl 2 (ac) + H 2 SO 4 (ac) → BaSO4 (s) + 2 HCl (ac)

6- Reacción ácido-base

Este es un tipo de reacción de doble desplazamiento que tiene lugar cuando un ácido y la base reaccionen entre sí.

Ejemplo:
La reacción ácido-base clásica es la disociación del agua: H2O – > H + + OH-

Qué es la Energía Química?

Técnicamente, la energía química es aquélla que se almacena en los enlaces de diversos compuestos químicos (en sus átomos y moléculas).

Por otro lado, la principal característica o función de la energía química está en su liberación o transformación.  En otras palabras, se utilizan las propiedades naturales de un elemento o material, para transformar esa energía (química) en otros tipos de energía utilizable.

Cuando la energía química se libera, hablamos de una reacción química, a menudo en forma de calor (reacción exotérmica). El ejemplo más claro para graficar este enunciado, es el de la combustión o explosión de un objeto o material.

imagen de fósforo encendiéndose

Algunos ejemplos de energía química

- Cuando se produce una explosión, por ejemplo, la energía química, almacenada internamente en los elementos involucrados, se transfiere a los alrededores como energía térmica (calor), energía cinética (movimiento) y expansión sonora.

explosión de elementos y su energía química imagen de explosión de fuegos artificiales

- Es el caso también del combustible o petróleo necesario para hacer funcionar nuestro auto, el gas del horno que nos permite cocinar, la madera necesaria para alimentar un fuego, o las baterías que dan vida a tantos artefactos electrónicos.

imagen de carga de combustible al auto  hornalla a gas encendida

- La comida también es un excelente ejemplo de energía química almacenada. La energía en este caso se libera durante la digestión de los alimentos consumidos. Las moléculas en los alimentos se descomponen en partes más pequeñas, y a medida que los lazos entre estos átomos se aflojan o se rompen, se produce una reacción química que da lugar a la creación de nuevos compuestos. Cuando los enlaces se rompen o se aflojan, la oxidación se produce casi al instante.

digestión de alimentos como energía química  digestipon y energía química

La reacción química involucrada en este proceso nos brinda la energía que nos mantiene calientes, y que mantiene y repara nuestros órganos. Se podría decir que es nuestro combustible.

Se podría decir que cada alimento almacena diferente cantidad de energía química, que se mide en kilocalorías (o simplemente calorías), así que cuando verificamos cuántas calorías tiene un plato de comida, estamos ante la cantidad de energía química que ese alimento posee.

Ventajas y desventajas de la energía química

Las ventajas de la utilización de energía química son incontables. En primer lugar, como ya hemos mencionado, éste tipo de energía nos mantiene vivos y regula nuestro organismo.

Todo tipo de combustibles reaccionan químicamente para darnos calor, iluminación, y brindar energía a los artefactos electrónicos y mecánicos que utilizamos a diario, desde la pila para nuestro reloj hasta el combustible para un avión comercial.

La energía química es también un indicador de evolución. Desde que el hombre descubrió el fuego, como iniciar esa combustión y manipularla para su beneficio, se sucedieron  todo tipo de invenciones y avances tecnológicos, que apuntan a un mejor aprovechamiento de los recursos y que nos traen a este tiempo presente lleno de comodidades.

avance de la ciencia en energía química avances de la tecnología

Pero no todo ha sido tan fácil en los últimos años, y en pos de los avances tecnológicos y las nuevas comodidades se han dejado de lado algunas cuestiones muy importantes.

La desventaja en la utilización de la energía química no radica en el proceso en sí de la transformación de energía, o combustión de los elementos, sino más bien en los residuos o contaminantes que algunos de estos procesos requieren y que dejan a su paso.

Durante muchos años, el hombre ha desarrollado todo tipo de dispositivos destinados a la conservación y transporte de la energía química, persiguiendo el concepto de energía portable y al alcance de la mano.

Estos contenedores de energía química fabricados sintéticamente por el hombre, como por ejemplo las baterías o pilas, contienen infinidad de elementos tóxicos para nuestro planeta, y que una vez consumida la energía química, (la vida útil de la pila) contaminan el suelo y el aire.

baterías y pilas usadas energía química contaminacion y energía química

El mismo caso es el de la combustión del petróleo, que contribuye al “smog”, el debilitamiento de la capa de ozono y el calentamiento global, afectando el equilibrio de todo ecosistema.