Qué es la energía química
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La energía química es una forma de energía potencial que sólo se observa cuando se libera en una reacción química. La energía química es la energía de los enlaces químicos y también se almacena en átomos e iones.
Curiosamente, cuando se libera energía química, la sustancia de la que procede la energía suele transformarse en una sustancia totalmente nueva. Muchos objetos cotidianos almacenan y liberan energía química. Echemos un vistazo a ejemplos de energía química para ver con qué frecuencia interactuamos con esta maravilla científica.
9 ejemplos de energía químicaLa energía química se libera (reacción exotérmica) o se absorbe (reacción endotérmica) durante una reacción química. En una reacción exotérmica, se libera calor, creando calor. En una reacción endotérmica, el calor se absorbe, generando frío.
Química cotidiana¿No es interesante ver con cuántos tipos de energía química interactuamos cada día? La propia madera que quemamos y los airbags a los que nos enfrentamos cada vez que entramos en un vehículo son ejemplos de energía química. Esto parece una buena oportunidad para que se forme una nueva hipótesis.
El cuerpo metaboliza la glucosa, produciendo dióxido de carbono y agua. endotérmico o exotérmico
Se necesita energía para lanzar una nave espacial al espacio. Si se necesita 1 unidad de energía para calentar 0,25 g de agua 1°C, se necesitan más de 15.100 unidades de energía para poner esos 0,25 g de agua en órbita terrestre. Los motores más potentes diseñados para elevar cohetes al espacio formaban parte del cohete Saturno V, que fue construido por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA). El cohete tenía tres etapas, la primera de las cuales tenía capacidad para lanzar unos 3,5 millones de kg de masa. Unos 2,3 millones de kg eran el combustible real de la primera etapa; los cohetes en el espacio tienen la desagradable tarea de tener que llevar sus propios productos químicos para proporcionar empuje.
Tener que llevar su propio combustible supone una gran carga de masa para un motor en el espacio. Por eso la NASA está desarrollando otros tipos de motores para minimizar la masa de combustible. Un propulsor iónico utiliza átomos de xenón a los que se les ha quitado al menos un electrón de sus átomos. Los iones resultantes pueden ser acelerados por campos eléctricos, provocando un empuje. Como los átomos de xenón son muy grandes para ser átomos, la eficacia del empuje es alta aunque el empuje real sea bajo. Por ello, los motores iónicos sólo son útiles en el espacio.
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En el capítulo 3 “Reacciones químicas”, sección 3.3 “Ecuaciones químicas”, aprendiste que al aplicar una pequeña cantidad de calor al dicromato de amonio sólido se inicia una vigorosa reacción que produce óxido de cromo (III), gas nitrógeno y vapor de agua. Sin embargo, estos no son los únicos productos de esta reacción que interesan a los químicos; la reacción también libera energía en forma de calor y luz. Por tanto, nuestra descripción de esta reacción era incompleta. Una descripción completa de una reacción química incluye no sólo la identidad, la cantidad y la forma química de los reactivos y los productos, sino también la cantidad de energía producida o consumida. En las reacciones de combustión, el calor es siempre un producto; en otras reacciones, el calor puede producirse o consumirse.
Problemas resueltos de termoquímica
Los cambios químicos y los cambios energéticos que los acompañan son partes importantes de nuestro mundo cotidiano (Figura 1). Los macronutrientes de los alimentos (proteínas, grasas e hidratos de carbono) se someten a reacciones metabólicas que proporcionan la energía necesaria para el funcionamiento de nuestro cuerpo. Quemamos diversos combustibles (gasolina, gas natural, carbón) para producir energía para el transporte, la calefacción y la generación de electricidad. Las reacciones químicas industriales utilizan enormes cantidades de energía para producir materias primas (como el hierro y el aluminio). A continuación, la energía se utiliza para convertir esas materias primas en productos útiles, como coches, rascacielos y puentes.
Figura 1. La energía implicada en los cambios químicos es importante para nuestra vida cotidiana: (a) una hamburguesa con queso para el almuerzo proporciona la energía que necesitas para pasar el resto del día; (b) la combustión de la gasolina proporciona la energía que mueve tu coche (y a ti) entre la casa, el trabajo y la escuela; y (c) el coque, una forma procesada de carbón, proporciona la energía necesaria para convertir el mineral de hierro en hierro, que es esencial para fabricar muchos de los productos que utilizamos a diario. (crédito a: modificación de la obra de “Pink Sherbet Photography”/Flickr; crédito b: modificación de la obra de Jeffery Turner)
