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Energía en las reacciones químicas: ¿por qué algunas explotan y otras enfrían?

Descubre cómo la química libera o absorbe energía en cada transformación

¿Por qué una bolsa térmica se enfría y una vela se calienta?

Cada vez que ocurre una reacción química, la energía cambia de forma. Algunas reacciones liberan calor, otras lo absorben. Este artículo te ayudará a entender cómo fluye la energía en la química y cómo puedes observarlo en tu vida diaria.

 

¿Qué es la energía química?

Es la energía almacenada en los enlaces de las moléculas. Cuando esos enlaces se rompen o se forman durante una reacción, la energía se libera o se absorbe.

 

Reacciones exotérmicas: calor que se libera
  • Definición: Reacciones que liberan energía al entorno, generalmente en forma de calor o luz.
  • Ejemplos:
    • Combustión de madera o gasolina
    • Reacción del hierro con oxígeno (oxidación)
    • Reacción del ácido con hidróxido (neutralización)

Ejemplo visual: una vela encendida. La cera reacciona con el oxígeno y libera calor y luz.

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Clasificación de las reacciones químicas según su energía

Según el tipo de energía que es intercambiada en una reacción química, estas se pueden clasificar: reacciones exotérmicas, endotérmicas, exoluminosas y endoluminosas.

Reacciones Exotérmicas

Son aquellas donde ocurre desprendimiento de energía en forma de calor.

En el diagrama de energía se puede observar como el nivel de energía de los reactantes es mayor que el de los productos, por lo cual se puede deducir que una vez que se suministre energía para dar inicio a la reacción, está se desarrollará liberando energía.

A + C → C+ D + calor

Energía reaccionante > Energía resultante

En la vida diaria se puede encontrar ejemplos de este tipo de reacción química. Cuando encendemos un cerillo ocurre desprendimiento de energía en forma de calor, en este caso reacción el fósforo con el oxígeno para formar óxido de fósforo, como se ilustra en la siguiente ecuación química:

P4 + 5O2 → 2P2O5

El fósforo rojo empleado para la fabricación de cerillos no se halla en la cabeza de del mismo, sino que está ubicado en la superficie áspera de la caja, combinada con una sustancia abrasiva como el vidrio en polvo. Al ser sometido el fósforo a la pared de la caja, una mínima cantidad de fósforo rojo de la superficie se transforma en fósforo blanco, el cual se enciende.

Otros ejemplos de reacciones exotérmicas tenemos:

2 H2 + O2 → 2 H2O + calor (reacción de combustión)

C + O2 → CO2 + calor (reacción de combustión)

4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3 + calor (reacción de oxidación)

HCl + NaOH → NaCl + H2O + calor (reacción de neutralización)

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Tipos de entalpía. Ejemplos

El término entalpía por sí solo indica contenido energético. Cuando lo relacionamos con un proceso químico específico recibe una denominación complementaria, que indica el tipo de cambio con el cual está relacionada. Según el proceso que represente, existen diferentes tipos de entalpía. Acá te los resumimos rápidamente:

 

Entalpía de combustión

Es la variación del contenido calórico que se produce con la combinación de 1 mol de una sustancia con el oxígeno a 1 atmósfera de presión y 25ºC de temperatura. Ejemplo:

C2H5OH (l)  + 3 O2 (g) → 2 CO2 (g) + 3 H2O (l)      ΔHc= -1367,3 KJLeer más…«Tipos de entalpía. Ejemplos»

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Experimento: Batería de frutas

Las baterías son aparatos compuestos por dos o más celdas electroquímicas que logran transformar la energía química acumulada en corriente eléctrica.

Las celdas están constituidas por electrodos, los cuales pueden ser negativo llamado ánodo y de un electrodo positivo llamado cátodo. Igualmente, se conforma de electrolitos los cuales son aquellos que hacen posible que los iones se movilicen entre los electrodos, produciendo que la corriente eléctrica sea expulsada a la parte externa de la batería para poder hacer su trabajo.

Estas son de gran importancia en la vida diaria ya que son la una fuente de electricidad, principalmente para pequeños dispositivos que para funcionar requieren de energía eléctrica.

A continuación, les explicaremos como realizar una batería utilizando frutas cítricas, las cuales tendrán la suficiente energía como para hacer encender una bombilla de luz pequeña.Leer más…«Experimento: Batería de frutas»

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Energía de Activación

La cantidad de energía adicional que hace falta para que un choque sea efectivo es lo que se conoce como Energía de Activación.

Esta porción de energía es comparable con la chispa que inicia el proceso. Muchos sistemas químicos, a pesar de su nivel energético alto, se mantienen indiferentes al cambio químico, como es el caso de la pólvora dentro de un cartucho, la gasolina expuesta al oxígeno del aire; es necesario introducir al sistema una cierta energía de activación.

Una vez comenzado el proceso, este se realiza en forma continua, debido a que el calor generado por la transformación de las primeras moléculas, suministran la energía para la transformación de las que siguen y estas, con su transformación, liberan la energía necesaria para que otras reaccionen, y así sucesivamente.

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Teoría de las Colisiones

La teoría de las colisiones presume que para generarse un proceso químico es necesario que las sustancias reaccionantes se encuentren en forma libre y choquen en forma “efectiva”, para permitir la interacción química necesaria para la transformación. Es decir, la velocidad de una reacción es directamente proporcional al número de choques por segundo entre las partículas de los reaccionantes y a la efectividad de ese número de choques.

 

No todo es lo que parece

Es lógico pensar que en la medida que el número de colisiones aumenta, el proceso químico se lleva a cabo con una rapidez mayor; no obstante, la experiencia ha demostrado que no es el único factor, ya que la frecuencia de choques en cualquier material es bastante elevada.Leer más…«Teoría de las Colisiones»

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Entalpía (Ejercicios Resueltos)

La entalpía es el contenido calórico de una especie química. Se simboliza con la letra H mayúscula.

La variación de entalpía, por su parte, se conoce como la ganancia o pérdida de energía calórica que tiene lugar en un proceso y además se relaciona de manera directa con el contenido energético que presentan las especies químicas, antes y después del cambio.

reacción química

 

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