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Energía Química

Uno de los tipos de energía de mayor importancia en el planeta tierra es la energía química, pues esta funciona en los procesos de respiración, transporte de agua y nutrientes, la fotosíntesis y la excreción en plantas. Sin los procesos de la energía química, la vida en la tierra no sería posible.

Qué es la Energía Química

concepto de energia quimica

La energía química es un tipo de energía que trabaja con la energía contenida en cada molécula, o que se produce a través de la reacción entre distintos compuestos; toma la energía interna de un cuerpo o sustancia, y en base a reacciones químicas, surgen procesos químicos; la cantidad de energía liberada dependerá del tipo y cantidad de compuestos involucrados.

Los materiales están constituidos por átomos o grupos de ellos (moléculas) en los cuales existen cargas eléctricas. En un átomo, la energía potencial eléctrica se determina por la separación de protones (+) y del núcleo y los electrones (-) que giran a su alrededor. Los electrones más próximos al núcleo tienen menos energía potencial que aquellos que se encuentran más alejados. Esta energía potencial eléctrica almacenada en los átomos es lo que se conoce como energía química.

Por tanto, cuando un átomo recibe una cantidad de energía, los electrones son capaces de elevarse a un nivel más alto y cuando regresa a su nivel inicial la energía potencial adquirida se transfiere al entorno en ondas electromagnéticas (luz visible e infrarroja).

Este increíble fenómeno atómico es uno de los tantos usos de la energía química ya que se aprovecha en los combustibles (combustión de gasolina y otros hidrocarburos fósiles) y en los nutrientes energéticos.

A un nivel más molecular, se puede decir que la energía química es el potencial o la capacidad de una sustancia química de reaccionar químicamente ante estímulos internos y externos, para sufrir una transformación a nivel químico, lo cual implica la producción de energía.

Sin duda, estas reacciones químicas entre otros cambios, permiten a los seres vivos relacionarse con el ambiente, destacando que estos sólo utilizan entre 30 y 40 elementos químicos presentes en la naturaleza para mantenerse vivos y poder crecer.

Entre los más importantes se encuentran el Carbono, Azufre, Hidrógeno, Nitrógeno, Oxígeno, Calcio, Fósforo, Cobalto y el Manganeso. Estos elementos circulan a través de aire, el suelo, el agua, que son activados por la energía directa del Sol, puesto que en toda reacción química interviene la energía (bien sea por absorción o liberación), necesaria para las sustancias que van a reaccionar.

Tipos de Energía Química

No encontramos una subclasificación per se de la energía química, sino más bien su conversión en otros tipos de energía según el proceso donde se encuentra presente:

  • Energía química – mecánica: Por ejemplo a través del proceso de combustión.
  • Energía química – eléctrica: Por ejemplo con las baterías, convirtiendo la carga interna directamente en energía eléctrica.
  • Energía química – potencial: Se da como resultado de los enlaces químicos (reacción química) entre las moléculas.

Ejemplos de Energía Química

  • FOTOSÍNTESIS y RESPIRACIÓN – Funciones que son partes de la nutrición de las plantas y están fuertemente relacionadas y que si se consideran los insumos y productos de ambas, es posible afirmar que son procesos energéticos complementarios.
  • DESCOMPOSICIÓN – Es algo muy similar a lo que hace nuestro estómago con los jugos gástricos, en este caso los hongos y las bacterias necesitan alimentarse de materia orgánica en descomposición; incluso la energía de Biomasa parte de este concepto, dado que obtiene la energía de la fermentación de azúcares y almidones de los compuestos.
  • ENERGÍA NUCLEAR – Las reacciones en cadena que se dan en sus procesos de fisión y fusión de átomos de Uranio o Hidrógeno para la creación de una bomba atómica es un claro ejemplo de la presencia de energía química; tipo de energía no renovable, de alto costo pero gran eficiencia energética.
  • COMBUSTIÓN – La energía que permite el movimiento de un vehículo al encenderlo es por medio de este ciclo compuesto de ciertas detonaciones e igniciones originadas del rompimiento de los átomos de carbono e hidrógeno que contiene el combustible.
  • EXPLOSIONES – Se presentan cuando ciertas sustancias químicamente inestables (como la dinamita) entran en contacto con el oxígeno del aire, lo cual a su vez ocasiona la liberación de energía cinética y calórica.

Características de la Energía Química

  • Se encuentra contenida en la materia.
  • Se considera un tipo de energía potencial hallada en los enlaces químicos, partículas subatómicas y átomos.
  • Es posible medir y ver sólo cuando ocurre una reacción química.
  • Toda materia combustible se compone de energía química.
  • Puede ser tanto absorbida (como ocurre en la fotosíntesis) como liberada (como ocurre en la combustión).
  • Para que esta energía pueda ser absorbida necesariamente debe ocurrir una reacción química, y cuando esto sucede se genera una transformación de la materia en un nuevo compuesto.

Cómo se produce la Energía Química

como se produce la energia quimica

Un ejemplo muy sencillo de cómo funciona la energía química es con el proceso de combustión que puede ir desde la quema de una madera hasta el encendido de un motor de avión. En estas reacciones se hacen presentes átomos, moléculas, protones y electrones, y cada uno con su aporte logran que esta energía se manifieste y sea liberada o absorbida.

Básicamente, siempre debe haber una reacción química entre dos o más sustancias para que se genere este tipo de energía. Muchas veces existe un catalizador o elemento externo, como la luz del sol, para que se pongan en marcha todos los procesos que darán lugar a la reacción química.

Energía Química Ventajas y Desventajas

  • VENTAJAS:
    • Materiales como el petróleo crudo, el carbón o la madera, son grandes fuentes de energía química y en su mayoría en encuentran en abundancia alrededor del planeta.
    • Se adaptan fácilmente (combustión) y tienen la capacidad de producir energía de forma instantánea.
    • Materiales de desecho como los biocombustibles son aprovechados para otros procesos.
    • Poca materia es suficiente para la obtención de grandes cantidades de energía química con un elevado rendimiento.
    • Además de energía, las reacciones químicas generan nuevas formas de materia.
    • Disponible en casi todo aquello que utilizamos a diario.
  • DESVENTAJAS:
    • Sus subproductos suele ser contaminantes como en el caso de los combustibles fósiles, lo que resulte perjudicial para el ambiente y la salud.
    • No se considera un tipo de energía renovable, por lo tanto no es bien aceptado socialmente.
    • Su participación en procesos de la energía nuclear llega a generar residuos de tipo radiactivo, además es sumamente costosa.

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