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La espectroscopía de absorción y emisión atómica: cómo los átomos revelan su identidad

Cada elemento químico tiene una “firma luminosa” única. Cuando un átomo absorbe o emite luz, lo hace en longitudes de onda específicas que funcionan como un código de barras. La espectroscopía de absorción y emisión atómica aprovecha este fenómeno para identificar elementos y medir sus concentraciones con una precisión extraordinaria. Es una técnica fundamental en química analítica, astronomía, medicina y control de calidad industrial.

¿Qué es la espectroscopía atómica?

Es el estudio de cómo los átomos interactúan con la luz.
Dependiendo del proceso, puede ser:

  • Absorción atómica: el átomo absorbe energía (luz) y sus electrones saltan a niveles superiores.
  • Emisión atómica: el átomo libera energía en forma de luz cuando los electrones regresan a niveles inferiores.

Cada transición electrónica produce o absorbe longitudes de onda específicas, creando un espectro característico.

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¿Por qué brillan las luces de Navidad? La química detrás de los LEDs

Las luces navideñas modernas no solo decoran, también son un ejemplo fascinante de química aplicada. Detrás de cada destello de color hay materiales semiconductores que transforman energía eléctrica en luz visible. El fenómeno de la electroluminiscencia. 

  • Electroluminiscencia: proceso en el que un material emite luz al recibir corriente eléctrica.
  • En los LEDs (Light Emitting Diodes), los electrones se recombinan con huecos en el semiconductor, liberando energía en forma de fotones.
  • La energía (y por tanto el color de la luz) depende del material químico usado en el diodo.

 

La química de los colores

Cada color de las luces LED se logra con diferentes compuestos:

Color Material semiconductor Nota química
Rojo/Naranja Arseniuro de galio (GaAs) Primeros LEDs comerciales
Verde Fosfuro de galio (GaP) Emisión en longitudes de onda más altas
Azul Nitruro de galio (GaN) Descubrimiento premiado con el Nobel de Física 2014
Blanco Combinación de LED azul + fósforo El fósforo convierte parte de la luz azul en amarillo, creando luz blanca

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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»

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»

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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