¿Qué es la Energía Química?

La energía química es una de las seis formas principales de energía que existen, que son la energía, química, energía eléctrica, energía radiante, energía mecánica, energía térmica y energía nuclear.

Si bien existen otras formas de energía (electroquímica, sonora y electromagnética), estas suelen ser una combinación de las seis formas primarias. Además, estas seis formas de energía se pueden combinar entre ellas para crear energía dependiendo de una forma u otra.

Se requiere energía para realizar el trabajo. En términos científicos, el «trabajo» es la fuerza necesaria para mover un objeto a lo largo de una distancia. Si hablamos de energía química, eso significa que se libera energía cuando la energía potencial química sufre una reacción química. Cuando aprovechamos esta energía liberada, se pueden realizar trabajos a pequeña o gran escala.

La energía química está contenida dentro de los enlaces de los compuestos químicos a nivel molecular. Cuando se da una reacción química entre los átomos o las moléculas de los compuestos químicos, se puede formar una nueva sustancia y se puede liberar energía. Cuando se libera energía química, se puede hacer que realice un trabajo.

Un ejemplo de energía química

Cuando hierves agua, creas una reacción endotérmica porque el agua absorbe el calor. Asimismo, cuando un gas (en este ejemplo, el vapor) se condensa en líquido, libera calor, lo cual es un proceso exotérmico.

La entalpía es un concepto esencial en cómo se utiliza la energía. La entalpía de un sistema determina la energía requerida para romper o formar enlaces químicos dentro de ese sistema. Aunque, en su mayor parte, los enlaces químicos no se rompen ni se forman espontáneamente; se necesita energía para ello.

Curiosamente, solo se puede medir el cambio de entalpía, no su cantidad. En nuestro ejemplo anterior, podemos medir el cambio de temperatura o vapor de agua.

¿Qué reacción química absorbe energía?

Cuando una reacción química utiliza o absorbe más energía de la que libera, se denomina reacción endotérmica. Durante la absorción de energía, los enlaces moleculares de un compuesto químico se rompen y producen nuevos enlaces. Las reacciones endotérmicas dan como resultado una disminución de la temperatura.

Algunos ejemplos de esa disminución de temperatura son el derretimiento de los cubitos de hielo y la evaporación del agua. Con calor (ambiental o aplicado), los cubos de hielo se convierten de un estado sólido a una forma líquida. Asimismo, la evaporación del agua cambia el agua de un estado líquido a gaseoso, ambas reacciones endotérmicas.

La fotosíntesis es otro ejemplo de una reacción endotérmica. A medida que la luz solar (energía radiante) calienta una planta, convierte la luz solar, el dióxido de carbono y el agua en oxígeno, glucosa y agua.

¿Qué reacciones químicas liberan energía?

Cuando las reacciones químicas liberan energía, se llaman reacciones exotérmicas. Durante las reacciones exotérmicas, los enlaces químicos liberan más energía de la que utilizan para crear sus productos finales. Como resultado, la temperatura disminuye en las reacciones endotérmicas.

Varias reacciones exotérmicas producen energía: combustión, corrosión, neutralización y reacciones a base de agua.

• Un ejemplo de una reacción de combustión es simplemente encender una cerilla.
• Una reacción de corrosión podría ser la oxidación del metal o el deslustre de una tetera, resultado de la oxidación.

La neutralización ocurre cuando combinas un ácido y una base; un ejemplo típico es el uso de antiácidos (una base) para tratar la acidez estomacal (causada por el ácido del estómago).

Finalmente, se produce una reacción exotérmica a base de agua cuando se forma hielo porque el calor del agua se disipa en el aire circundante más frío.

Ejemplos de energía química en nuestra vida cotidiana

¿Recuerdas cuando eras niño y te tocó presentar el típico volcán en la feria de ciencias de la escuela? O tal vez eres padre o madre y tu hijo ha hecho esto. En cualquier caso, es probable que el bicarbonato de sodio y el vinagre (frío) o la levadura y el peróxido de hidrógeno (caliente) hayan estado involucrados en la simulación de una erupción volcánica. Según los ingredientes que haya utilizado, ejemplifican reacciones químicas endotérmicas y exotérmicas, respectivamente.

Otros ejemplos cotidianos de energía química incluyen:

• Tu cuerpo convierte los alimentos que comes a través de la digestión para producir energía química al convertir los carbohidratos en glucosa. Su torrente sanguíneo lleva la glucosa a todas las células de su cuerpo. Luego, su cuerpo utiliza la energía química que proporciona la glucosa.
• La quema de hidrocarburos en combustibles fósiles, como petróleo, gas natural y carbón, produce energía térmica. La gasolina, otra forma de combustible fósil, alimenta automóviles y generadores. El gas natural calienta los hogares y genera electricidad cuando se quema.

¿En qué se puede convertir la energía química?

La energía química es la energía potencial que se encuentra en los enlaces de los compuestos químicos, y puede almacenarse en baterías para su posterior conversión en electricidad.

En una batería, las reacciones químicas empujan a los electrones para formar una corriente eléctrica que alimenta los objetos y herramientas de nuestra vida cotidiana: teléfonos, relojes, ordenadores, linternas y generadores son solo algunos ejemplos.

A nivel biológico, la energía química alimenta a las plantas y los animales al convertir su alimento para sostenerlos. Comer proporciona el combustible para los procesos químicos de digestión y distribución de energía.

La energía química es energía potencial que espera ser liberada y utilizada.

¿Cómo se utiliza la energía química?

La energía química, que se encuentra en muchas moléculas ricas en energía en la Tierra, sufre una de muchas reacciones para convertirse en energía cinética. Por ejemplo, el oxígeno es la molécula que contiene energía química más común. Cuando se enciende, el oxígeno mezclado con hidrocarburos como combustibles fósiles, madera y otros materiales vegetales o biocombustibles sufre una transformación química para liberar energía.

¿Cuáles son las desventajas de la energía química?

La energía química tiene algunos «contras» que deben mencionarse. Para empezar, la energía química no es una forma limpia de energía. La mayoría de las formas de energía química solo son posibles mediante la combustión u otras formas de consumo o la producción de subproductos. Las emisiones son a menudo un subproducto de esos procesos, que pueden tener un impacto negativo en el planeta.

Los recursos de energía química tampoco se consideran fuentes de energía renovable, ya que deben reponerse. Piensa en una fogata. La leña que ha estado ardiendo en el fuego todo el tiempo se agota, dejando cenizas. Es imposible convertir la ceniza en madera; solo podemos poner otro pedazo de leña en el fuego.