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Energía química

Energía química

Las formas de energía que podemos encontrar son muchas, y una de ellas es en la que vamos a enfocarnos hoy, la energía química. 

Este tipo de energía puede ser liberada o absorbida durante una reacción química. Para que esto suceda una sustancia, o varias de ellas deben convertirse en nuevas sustancias con propiedades diferentes a las anteriores. Cuando esto ocurre, se libera alguna energía química.

De esta manera se puede absorber una reacción exotérmica o energía química, una reacción endotérmica. Cuando una reacción es exotérmica, se libera calor o se siente calor, si es endotérmico, el calor se absorbe y sentimos que las sustancias se enfrían.

Energía química

¿Qué es la energía química?

Cuando hablamos de energía química estamos haciendo referencia al potencial que tiene una sustancia química para transformarse en otra por medio de una reacción química.

Si hablamos de romper o crear enlaces químicos, esto involucra a la energía, que como dijimos antes, la misma puede ser absorbida o desarrollada.

Este tipo de energía se encuentra contenida dentro de los enlaces químicos de los átomos que conforman los compuestos. Si estos enlaces se rompen, se libera la energía que tenían almacenada en ellos. Por otro lado, cuando se forman enlaces químicos nuevos, la energía que los rodea vuelve a encapsularse. De esta manera las cápsulas y la temperatura del entorno baja.

Un punto importante es que durante estas reacciones químicas en las que se absorbe o se libera energía, las estructuras de los átomos se mantienen. Únicamente cambian los enlaces que hay entre ellos, es decir que los mismos se rompen y se transforman en otros nuevos. Es así que se da lugar a nuevas sustancias, diferentes de las anteriores.

En el caso que no se produzca ninguna reacción química, no podemos decir que interviene la energía química en el proceso, no se libera ni se absorbe. Cuando hablamos de “potencial químico” estamos haciendo referencia al potencial que tiene una sustancia para tener un cambio de configuración. Esto puede hacerse en forma de reacción química, transporte espacial o cambio de partículas con un reservorio (por mencionar algunos ejemplos).

Energía química

Energía química vs energía potencial

La energía química no es una forma de energía potencia en sí misma. De hecho podemos encontrar una relación más directa con la energía libre.

La confusión que se suele dar entre estos términos surge del hecho que en algunas áreas de la física, la energía potencial se encuentra disponible para impulsar a los sistemas a que experimenten cambios espontáneos de configuración.

Sin embargo, en sistemas de gran entropía, como es el caso los sistemas químicos, la cantidad total de energía presente involucra a la energía potencial química. La misma esta separada de la cantidad de esa energía, energía libre termodinámica (de lo que se deriva el potencial químico), que impulsa el sistema hacia adelante espontáneamente a medida que aumenta su entropía.

Características de la energía química

Hay muchas cosas que debemos saber de este tipo de energía. En primer lugar debemos mencionar el hecho de que la misma se encuentra almacenada dentro de algunas sustancias u objetos hasta que los mismos se vean involucrados en una reacción química. De hecho podemos decir que nuestros cuerpos emplean la energía química para realizar muchas de sus funciones diarias.

Cuando estamos en presencia de una reacción química exotérmica, podemos ver que la energía se libera en forma de calor. Ejemplos de este tipo de energía puede ser la fotosíntesis que realizan las plantas absorbiendo energía solar. También podemos hablar del hecho de cocinar, es una reacción química en la cual se libera energía.

Por otro lado, podemos mencionar diferentes tipos de reacciones químicas:

Combustión

Durante este proceso la energía química en forma de calor se libera. Esto sucede cuando el oxígeno se combina con otras sustancias para formar agua y dióxido de carbono.

Síntesis

La síntesis se da cuando dos sustancias simples se combinan para formar una sustancia más compleja por medio de una reacción química.

Desplazamiento simple

El desplazamiento simple o desplazamiento individual es una reacción química en la cual algunos átomos de una sustancia son transferidos a otra.

Descomposición

A diferencia de la síntesis, en un proceso de descomposición podemos ver cómo una sustancia compleja se descompone en sustancias más simples durante una reacción química.

Doble desplazamiento

Cuando hablamos de desplazamiento doble hacemos referencia al momento en el que los átomos de una sustancia se intercambian con átomos de otra en una reacción química.

Base ácida

Finalmente la base ácida es una reacción química de doble sustitución en la cual intervienen ácidos y bases.

La energía química nos permite además generar energía eléctrica cuando se queman por ejemplo combustibles fósiles. En este procedimiento intervienen reacciones químicas que permiten transformas las sustancias en energía eléctrica.

Ventajas y desventajas de la energía química

Ventajas

Energía químicaFuente de energía abundante

Prácticamente todas las fuentes de energía química se encuentran con facilidad y son bastante abundantes. Podemos mencionar por ejemplo el petróleo crudo, el carbón, la madera, etc.

Obtención de una cantidad sustancial de energía

Si hablamos de la potencia que se acumula en los combustibles de alto octanaje que derivan por ejemplo del refinado de petróleo crudo, podemos decir que es muy superior en comparación con otras fuentes de energía.

Se quema con mucha facilidad

La energía química es un tipo de energía que se adapta con mucha facilidad. Esto es especialmente importante si lo comparamos con otras fuentes de energía.

Este tipo de energía es una de las únicas que tienen la capacidad de producir energía útil de manera instantánea.

Fácil y eficiente de almacenar y utilizar

La energía química está a disposición de una manera muy simple, de hecho se encuentra en casi todo lo que utilizamos. Como dijimos antes podemos verla hasta en nuestros cuerpos. La energía de una sustancia química puede transformarse en otras formas de poder a través de distintas reacciones químicas.

Desventajas

Energía químicaPerjudicial para el medio ambiente

Previo a que las fuentes se transformen en energía útil, se requiere de la combustión. Esto último puede generar algunos subproductos que son nocivos para el ambiente y generan contaminación.

No es renovable

Muchas de las fuentes de energía química no pueden ser regeneradas. Un ejemplo que podemos mencionar es el caso de la energía nuclear. Muchas de las plantas hacen uso del uranio, un recurso que es bastante escaso y de hecho se encuentra disponible en muy pocos países.

Aplicaciones de la energía química

Ya mencionamos antes que los productos químicos contienen energía potencial, aunque quedó claro que no son términos que signifiquen lo mismo.

Lo que vamos a hacer ahora es ver la importancia de la energía química, es decir en qué procedimientos tiene un rol fundamental.

Fotosíntesis

El ejemplo más claro que podemos mencionar es el de las plantas. Las mismas emplean la energía del sol para producir azúcar y oxígeno a partir del dióxido de carbono y del agua. Esto se logra por medio de un proceso químico que les permite convertir unas sustancias en otras que son esenciales para sobrevivir.

El azúcar, el dióxido de carbono y el agua son productos químicos que se mantienen unidos por medio de enlaces químicos o fuerzas que hacen que estos productos estén unidos. Por ejemplo, todos los azúcares están compuestos por átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno que se mantienen unidos por enlaces químicos. Estos átomos no se unen automáticamente. De hecho se requiere de la energía para que esto suceda.

Las plantas lo que hacen es usar la energía del sol para juntar el hidrógeno y los átomos de oxígeno en forma de azúcar. Entonces, lo que ocurre en este caso es que la energía solar se convierte en energía química que mantiene unido el azúcar y evita que se deshaga.

Energía química

Respiración

Este caso es muy semejante al anterior, pero en lugar de hacer uso de la luz solar, el dióxido de carbono y el agua, lo que se usa es el oxígeno y la glucosa. Por medio de un proceso químico lo que se hace es liberar agua y dióxido de carbono. De esta manera se consigue la energía indispensable para mantener el ciclo de vida.

Combustión

La energía química también está presente en nuestros vehículos. Cuando ponemos en marcha un auto por ejemplo, la gasolina o el hidrocarburo que utilice para funcionar se somete a un ciclo de igniciones y detonaciones controladas. De esta manera se consigue generar la energía que impulsa el movimiento del auto.

El combustible contiene la energía química en sus átomos de carbono e hidrógeno que lo componen. Al romperse estos átomos se convierten en otros compuestos y es ahí donde se consigue liberar la energía.

Descomposición

La energía química está presente también en los procesos de descomposición. Los hongos y las bacterias por ejemplo se alimentan de materia orgánica en descomposición. De esta manera lo que hacen es conseguir la energía que requieren para sus procesos. Esto se hace por medio de la fermentación de los azúcares y los almidones. Se obtiene así alcoholes y otros productos como resultado de un proceso encargado de romper las moléculas de la materia orgánica.

Esto es algo parecido a lo que ocurre en el estómago de las personas o los animales. En este caso los ácidos son los encargados de romper los enlaces moleculares de la comida generando las calorías necesarias para los demás procesos.

Energía química

Como podemos ver la aplicación de la energía química está presente en casi todos los planos de nuestra vida. En algunos casos de manera vital, como por ejemplo para los seres humanos, animales y plantas. Pero además interviene en el proceso de generación de otros tipos de energía que permiten poner en funcionamiento muchos procesos.

Podemos decir sin dudas que hoy en día la energía química es uno de los elementos fundamentales para la vida moderna.