1.6: Energía en Química

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¿Cuáles son algunos tipos de reacciones químicas?

Algunas reacciones químicas pueden ser muy tranquilas y aburridas, mientras que otras reacciones liberan una gran cantidad de energía. La dinamita es un químico que puede explotar violentamente. Aquí vemos que la dinamita se utiliza para mover cantos rodados para despejar un camino para una carretera. Las reacciones químicas involucradas aquí liberan tremendas cantidades de energía muy rápidamente.

La dinamita fue inventada por Alfred Nobel en 1866. Ya se conocía la nitroglicerina, un explosivo muy inestable. Nobel mezcló la nitroglicerina con sílice para estabilizarla y formar un material sólido. Hizo una fortuna con este descubrimiento y estableció la Fundación Nobel, que cada año financia los Premios Nobel.

Pequeña explosión de dinamita en una zona forestal. — Figura\(\PageIndex{1}\) (Cortesía del Especialista en Comunicación Masiva 2a Clase Aaron Burden, Marina de los Estados Unidos; Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:US_Navy_090422-N-7130B-318.jpg(opens en nueva ventana); Licencia: Dominio Público)

Energía en Bonos Químicos

Las reacciones químicas requieren energía o liberan energía. La cantidad de energía necesaria o liberada depende de la estructura de las moléculas que están involucradas en la reacción. Algunas reacciones necesitan ser calentadas por largos periodos de tiempo para que se produzca el cambio. Otras reacciones liberan energía, permitiendo que el calor sea desprendido a los alrededores. Esta energía se puede utilizar de diversas maneras.

Calefacción

Carbón, gas natural, petróleo: estos materiales se pueden quemar para producir calor. La reacción con el oxígeno libera una gran cantidad de energía que puede calentar hogares y oficinas. La madera es otro ejemplo de un químico (sí, uno muy complicado) que liberará energía al quemarse.

Transporte

Un uso importante de los productos derivados del petróleo es el combustible para automóviles, camiones, aviones, trenes y otros vehículos. Los químicos utilizados suelen ser una mezcla de compuestos que contienen varios átomos de carbono en una cadena. Cuando se enciende el material, se crea una cantidad masiva de gas casi instantáneamente. Este incremento de volumen moverá los pistones en un motor de combustión interna para proporcionar potencia. Un avión a reacción funciona según un principio similar: el aire entra en la parte delantera del motor y se mezcla con el combustible para aviones. Esta mezcla se enciende y los gases formados crean mucha presión para empujar el avión hacia adelante. La idea se puede ver aún más claramente en el caso del lanzamiento de un cohete. El encendido del combustible (ya sea en estado sólido o líquido) crea gases producidos bajo una gran presión que empujan al cohete hacia arriba.

Figura\(\PageIndex{2}\): *Lanzamiento de cohetes.* (Cortesía de la NASA; Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Apollo_15_launch.jpg(opens en nueva ventana); Licencia: Dominio Público)

Baterías

Una fuente importante de energía producida por las reacciones químicas involucra las baterías. Hay muchos tipos de baterías que operan usando una variedad de reacciones químicas. El principio general detrás de estas reacciones es la liberación de electrones que luego pueden fluir a través de un circuito, produciendo una corriente eléctrica.

Figura\(\PageIndex{3}\): *Batería de auto.* (Crédito: Toshinori Baba; Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Honda_EV_02.JPG(opens en nueva ventana); Licencia: Dominio público)

Las baterías se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, entre ellas:

linternas
relojes
computadoras
autos
vehículos híbridos (proporcionan algo de energía a las ruedas)
celulares

Las baterías en automóviles, computadoras, teléfonos celulares y otros dispositivos suelen ser recargables. Se pasa una corriente eléctrica a través de la batería para proporcionar electrones que revierten (al menos parcialmente) las reacciones químicas originalmente utilizadas para crear la corriente eléctrica. Eventualmente, sin embargo, el sistema ya no se puede recargar y la batería tiene que ser desechada.

Calentadores de Manos

Los excursionistas, campistas y otros recreacionistas al aire libre aprovechan las reacciones químicas para mantener sus manos calientes. Los recipientes pequeños de químicos pueden sufrir reacciones para generar calor que se puede utilizar para evitar la congelación. Algunos productos contienen limaduras de hierro que reaccionarán con el aire para liberar energía térmica. Estos tipos de calentadores no se pueden reutilizar. Otros sistemas dependen de que el calor se libere cuando ciertos productos químicos cristalizan. Si el calentador se coloca en agua muy caliente después de su uso, el sistema puede regenerarse.

Resumen

Algunas reacciones químicas liberan energía, algunas requieren energía.
La energía liberada por las reacciones químicas se puede utilizar de diversas maneras.

Revisar

¿Quién inventó la dinamita?
¿Cómo se hizo más estable la nitroglicerina?
¿Qué tipo de energía se libera cuando quemamos gas natural?
¿Cómo alimenta la gasolina quemada a un automóvil?
¿Cómo crean energía las baterías?
Explica cómo funciona un calentador de manos.