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Energía Química

Energía Nuclear

Energía Química

Definición:

Definición
Cuando hablamos de energía química, nos referimos a lo que está contenido o producido a través de reacciones entre las moléculas de uno o más compuestos. Es decir, hablamos de la energía interna que tiene un cuerpo o una sustancia, basada en los tipos de enlaces químicos que ocurren entre los componentes químicos y la cantidad de energía que puede ser liberada de las reacciones entre ellos.

La energía química, una de las formas en que la energía se manifiesta en la realidad, siempre está asociada a la materia y se manifestará cuando se produzca una modificación específica en ella. Esto puede ocurrir en presencia de fuentes de calor, u otras sustancias, con las cuales hay un intercambio de partículas que generalmente producen calor, luz u otras formas de energía derivadas de la reacción.

De este modo, la energía química es una forma de energía potencial, contenida en sustancias químicas, que, una vez que intervienen en una reacción, se transforman en otras formas de energía utilizables. Así es como funcionan, por ejemplo, los procesos de combustión de la gasolina y otros hidrocarburos fósiles.

El uso de esta forma de energía puede ser relativamente nuevo en la historia de la humanidad, pero no en el mundo: desde tiempos inmemoriales, la vida ha aprovechado la fotosíntesis y la quimiosíntesis, entre otros procesos para obtener energía, para aprovechar el potencial molecular de la materia.

¿Para qué sirve la energía química?

La gasolina convierte la energía química en cinética cuando se utiliza para movilizar un vehículo.

Recuerde que, de acuerdo con el Principio de Conservación de la Energía, esta última puede transformarse en otros tipos de energía, pero no ser creada o destruida. Y esta energía química es una forma de energía potencial, que por lo tanto sirve para transformarse en otras formas de energía que tienen aplicaciones prácticas en la vida humana, como la luz, la energía térmica, la cinética, etc., para realizar un trabajo.

Por ejemplo, la gasolina se utiliza para convertir la energía química en cinética cuando la utilizamos para movilizar un vehículo, como una motocicleta.

Ventajas de la energía química

La energía química tiene las siguientes ventajas:

  1. Tiene un alto rendimiento. Grandes cantidades de materia no son necesarias para obtener energía de sus moléculas.
  2. Le permite cambiar de tema. Estas reacciones químicas no sólo producen energía, sino también nuevas formas de materia que, en muchos casos, pueden ser perfectamente utilizadas para obtener nuevos materiales.
  3. Nos permite aprovechar los materiales residuales. Como en el caso del bioetanol u otros biocarburantes, que se forman a partir de materia orgánica que, en otros casos, se descompondrían inútilmente y serían residuos.

Desventajas de la energía química

  1. Los combustibles fósiles expulsan gases tóxicos a la atmósfera.
  2. Tiene subproductos. A menudo pueden ser sustancias contaminantes, como en el caso de los combustibles fósiles que expulsan gases tóxicos a la atmósfera.
  3. Requiere una entrada constante. Como se utiliza después de la reacción química, el mantenimiento de la tasa de consumo o combustión química requiere más materia orgánica para alimentar la reacción.

Energía química de los alimentos

Los alimentos que consumimos diariamente son un ejemplo ideal de energía química y su uso. Estos alimentos contienen diferentes sustancias orgánicas necesarias para proporcionar energía a nuestros cuerpos, así como combustible para los motores de los vehículos.

Estas sustancias orgánicas se descomponen en nuestro cuerpo en glucosa (C6H12O6), la molécula cuya oxidación durante la respiración libera grandes cantidades de energía térmica celular (calorías) para mantener el cuerpo y un cortocircuito. El exceso de glucosa se convierte así en grasa: una reserva en caso de que la necesitemos más tarde.

Este es un ejemplo del uso de la energía química de la glucosa contenida en los alimentos para producir energía mecánica (en movimiento, mantener los pies), sonora (hablar), eléctrica (neuronas de energía eléctrica que nos permiten pensar), etc…

Ejemplos de energía química

Algunos ejemplos son los siguientes:

Combustibles fósiles:

La gasolina, el diésel, todos los combustibles derivados del petróleo, están compuestos por secuencias basadas en moléculas de hidrógeno y carbono, cuyos enlaces pueden romperse en presencia de oxígeno (combustión), liberando grandes cantidades de energía violentamente.

Los alimentos que comemos:

Como explicamos anteriormente, la glucosa contenida en los alimentos se oxida en nuestro cuerpo y, al romper sus enlaces, obtenemos una carga calórica útil para mantener la energía del cuerpo.

Bioluminiscencia:

Muchos organismos vivos tienen la capacidad de producir luz con sus cuerpos, lo que se conoce como bioluminiscencia. Esta energía luminosa proviene de la energía química almacenada en sus cuerpos.

Los cohetes de viaje espacial vuelan por la reacción controlada entre varias sustancias de alta energía química (hidrógeno y oxígeno líquido, por lo general) que se convierten en enormes cantidades de energía cinética.

¿Cómo funciona la energía química?

El funcionamiento de esta energía viene dado por reacciones químicas que van acompañadas de un desprendimiento o de una absorción de energía. Rodeado de átomos y moléculas, hay una reorganización de electrones y protones para producir cargas eléctricas.

La energía liberada o absorbida puede tomar la forma de energía eléctrica, luminosa, mecánica, etc., pero la forma más común es a través del calor. Estas reacciones químicas pueden clasificarse como exotérmicas o endotérmicas, dependiendo de la liberación o absorción de calor, respectivamente.

Por otro lado, el calor que se intercambia se conoce como calor de reacción y su valor es específico para cada reacción. Toda la materia almacenada en energía química, conocida como contenido energético. La energía química siempre transforma o cambia la materia donde era cinética.

Características de la energía química

  1. Está contenido en la materia.
  2. Cuando ocurre una reacción química, hay una transformación de la materia en otro compuesto nuevo.
  3. Puede haber liberación o absorción de calor.
  4. Es una reacción que ocurre entre los átomos que componen la materia.
  5. Los enlaces entre los átomos se rompen y se transforman en nuevas sustancias.
  6. Si no se produce la reacción química, la energía química no se libera ni se absorbe.

Ejemplos de energía química

Fotosíntesis:

Las plantas obtienen energía de las reacciones químicas que ocurren dentro de ellas. Participan el sol, el CO2, las enzimas y las sustancias orgánicas que obtienen oxígeno y energía. Esta energía es el resultado de la reacción química contenida en las moléculas de las sustancias que actúan. La planta libera esta energía para su beneficio y realiza su mantenimiento vital.

Respiración:

Al igual que en el ejemplo anterior, los animales utilizan oxígeno y glucosa. Para mantener el ciclo, es necesario liberar agua, CO2 y se obtiene energía. A través de este proceso químico, el reino animal se mantiene vivo, incluyendo a los humanos.

Combustión:

Cuando se arranca el motor de un vehículo, el hidrocarburo utilizado como combustible se somete a una secuencia de igniciones y detonaciones controladas que permiten el movimiento. El combustible almacena la energía en los átomos de carbono e hidrógeno. Una vez rotas, se transforman en diferentes compuestos y se libera la energía.

Descomposición:

Bacterias, hongos y microorganismos que toman materia orgánica descompuesta como alimento obtienen la energía necesaria para la fermentación de almidones y azúcares. De esta reacción química se obtienen alcoholes o cualquier otro producto generado por la descomposición de moléculas orgánicas.

Baterías y baterías:

Las baterías usadas en controles, teléfonos celulares o automóviles tienen ácidos y metales que causan una reacción química controlada. El resultado es una cantidad de electricidad inmediatamente utilizable.

Energía nuclear:

Aunque es una rama completamente separada y una forma de energía como tal, puede decirse que forma parte de la energía química. El origen de las reacciones nucleares se encuentra en una serie de reacciones en cadena causadas por los seres humanos. Esto ocurre en elementos manipulados en el laboratorio, como el uranio y el hidrógeno. Estos son químicamente forzados a fusionar o fusionar los átomos, liberando grandes cantidades de energía.