Energía Química: ¿Qué es la Energía Química? Ejemplos, Definición

La energía química es otra de las manifestaciones de la energía y específicamente se trata de la energía interna que posee un determinado cuerpo y si bien siempre se podrá encontrar en la materia, solo se nos mostrará cuando se produzca una alteración importante de ésta. Entonces, la energía química es la que producen lisa y llanamente las reacciones químicas que desprenden calor o en su defecto, por la violencia que manifiestan, desarrollan algún tipo de movimiento o de trabajo.

¿Qué es la Energía Química?

En química, energía química es el potencial de una sustancia química para someterse a una transformación a través de una reacción química o, para transformar otras sustancias químicas. La ruptura o toma de enlaces químicos implica energía, que puede ser absorbida o evolucionado a partir de un sistema químico.

Energía Química en Tipos de Energia

Energía que puede ser liberada (o absorbida) por una reacción entre un conjunto de sustancias químicas es igual a la diferencia entre el contenido de energía de los productos y los reactivos. Este cambio en la energía es el cambio de energía interna de una reacción química. Donde es la energía interna de la formación de las moléculas reaccionantes que se pueden calcular a partir de las energías de enlace de los enlaces químicos diferentes de las moléculas en estudio y es la energía interna de la formación de las moléculas del producto.

El cambio de energía interna de un proceso es igual al cambio de calor si se mide bajo condiciones de volumen constante, como en un recipiente cerrado rígido, tal como una bomba calorimétrica. Sin embargo, bajo condiciones de presión constante, como en las reacciones en recipientes abiertos a la atmósfera, el cambio de calor medido no es siempre igual al cambio de energía interna, debido a la presión-volumen también libera o absorbe energía. (El cambio de calor a presión constante se denomina el cambio de entalpía, en este caso la entalpía de formación).

Otro término útil es el calor de combustión, que es la energía liberada debido a una reacción de combustión y se aplica a menudo en el estudio de los combustibles. La comida es similar al combustible de hidrocarburos y combustibles de hidratos de carbono, y cuando se oxida, su contenido calórico es similar (aunque no se evaluó de la misma manera como un combustible de hidrocarburo).

En la termodinámica química el término que se utiliza para la energía potencial química es el potencial químico, y para la transformación química de una ecuación más utilizada es la ecuación de Gibbs-Duhem.

Energía potencial química es una forma de energía potencial relacionado con la disposición estructural de átomos o moléculas. Esta disposición puede ser el resultado de enlaces químicos dentro de una molécula o de otra manera. La energía química de una sustancia química puede ser transformado en otras formas de energía mediante una reacción química. Como un ejemplo, cuando un combustible se quema la energía química se convierte en calor, el mismo es el caso con la digestión de los alimentos metaboliza en un organismo biológico.

Las plantas verdes transforman la energía solar en energía química a través del proceso conocido como fotosíntesis, y la energía eléctrica puede ser convertida en energía química a través de reacciones electroquímicas ...

El término potencial químico similar se utiliza para indicar el potencial de una sustancia a experimentar un cambio de configuración, ya sea en la forma de una reacción química, el transporte espacial, el intercambio de partículas con un depósito.

Energía de reacción

En una reacción química el contenido energético de los productos es, en general , diferente del correspondiente a los reactivos. Este defecto o exceso de enrgía es el que se pone en juego en la reacción. 

La energía desprendida o absorbida puede ser en forma de energía luminosa, eléctrica, mecánica, etc.. pero habitualmente se manifiesta en forma de calor. El calor intercambiado en una reacción química se llama calor de reacción y tiene un valor característico para cada reacción. Las reacciones pueden entonces clasificarse en exotérmicas o endotérmicas, según que haya desprendimiento o absorción de calor.

C (s) + O2 (g) ® CO2 + 393 kJ; exotérmica

N2 (g) + O2 (g) ® 2 NO (g) - 180,7 kJ; endotrémica;

Las ecuaciones químicas en las que se especifica el cambio térmico, se llaman ecuaciones termoquímicas. Cada calor de reacción corresponde al número de moles que indica la ecuación y para el estado físico de las sustancias señalado.

El cambio en la naturaleza de las sustancias que participan en la reacción va acompañado de una rotura de enlaces, formación de otros, y como consecuencia existe una variación del contenido energético de cada una de las sustancias químicas que intervienen en la reacción.

Criterio de signos para el calorCalor

Cuando existe una diferencia de temperatura entre un sistema y sus alrededores, la energía puede ser transferida en forma de calor Q. El calor es una forma de energía en tránsito, no pudiendose afirmar que un sistema posee calor sino que cede o absorbe calor. Al calor agregado al sistema se le asigna signo positivo, mientras que al calor cedido por el sistema se le asigna signo negativo.

Trabajo

Criterio de signos para el calorSi existe una diferencia en el estado de movimiento, la energía puede transferirse en forma de trabajo, W. Al trabajo realizado por un sistema se le asigna signo positivo, mientras que al trabajo recibido por un sistema se le asigna signo negativo.

Trabajo de expansión

Sea una sustancia gaseosoa contenida en un cilindro de sección recta, provisto de un embolo que ajusta herméticamente. Si la presión que se ejerce sobre él es P, la fuerza total que actua sobre el émbolo es igual a F=P·S.

Supongamos que la sustancia contenida en el cilindro experimenta una expansión, desplazándose el émbolo una distancia Dx, el trabajo mecánico efectuado por el sistema contra la presión exterior será igual al producto de la fuerza por el desplazamiento.

W = P·S·Dx = P·DV

Ejemplos de energía química

En términos generales energía es todo aquello que tiene la capacidad de producir un trabajo, y uno de los principios fundamentales de la física es la ley de transformación de energía, en la cual se dice que la energía no se crea ni se destruye, tan sólo se transforma entre los diferentes tipos de energía que existen.

Los tipos de energía más conocidos son la energía cinética, potencial, eléctrica, solar, calorífica, química y atómica.

La transformación de energía se da cuando se utiliza algún tipo de energía para realizar un trabajo, una parte se convierte en trabajo y otra parte se transforma en otro tipo de energía.

10 Ejemplos de transformación de energía:

  • La energía solar se transforma en energía eléctrica mediante el uso de fotoceldas.

  • La energía eolítica (aire en movimiento) se transforma en energía eléctrica mediante molinos de viento generadores de electricidad.

  • La energía eolítica se convierte en energía mecánica en los molinos de piedra.

  • La energía eléctrica se transforma en energía luminosa y calor cuando se utiliza en un foco.

  • La energía de combustión de una vela se convierte en energía luminosa y calor.

  • La energía calorífica del carbón se convierte en energía cinética cuando mueve un tren y en calor.

  • La energía cinética se convierte en energía potencial cuando se cambia la altura de un objeto en un medio con gravedad.

  • La energía potencial se convierte en energía cinética cuando se deja caer un cuerpo en un campo gravitacional.

  • La energía mareomotriz del mar se convierte en energía eléctrica.

  • La energía térmica de los combustibles fósiles se transforma en energía cinética mediante su combustión en un motor para mover un vehículo.

DEFINICIÓN DE ENERGÍA QUÍMICA

La energía es un recurso natural con distintos elementos asociados que permiten hacer una utilización industrial del mismo. El concepto refiere a la capacidad de poner en movimiento o transformar algo.

La química, por su parte, hace referencia la composición, la estructura y las propiedades de la materia. El término también permite nombrar a la ciencia que estudia estos aspectos junto a las modificaciones que experimenta la materia durante las denominadas reacciones químicas.

La energía química, por lo tanto, es aquella producida por reacciones químicas. Un ejemplo de energía química es la que desprende el carbón al quemarse. Las pilas y las baterías también poseen energía química.

El calor que se genera o la violencia de la reacción química producen movimiento o permiten desarrollar un trabajo. Es importante destacar que los alimentos también son fuente de energía química ya que, al ser procesados por el organismo, ofrecen calor (calorías), proteínas y vitaminas.

La energía química, en definitiva, es una de las tantas manifestaciones de la energía. Si bien este tipo de energía está siempre presente en la materia, sólo se manifiesta cuando se registra una alteración de ésta.

Los automóviles, los aviones y millones de máquinas se movilizan gracias a la energía química desprendida durante la combustión del carbón o del petróleo. La configuración de los motores, con sus cilindros y otros elementos, resulta clave en todo el proceso.

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