Energía Química

La energía química es la energía que se almacena en productos químicos , como el azúcar y la gasolina. Como la energía química es energía almacenada, es un tipo de energía potencial , que es la energía almacenada en los objetos debido a su ubicación.

La energía química se libera a menudo en forma de calor cuando se rompen los enlaces entre los átomos. La energía química se almacena cuando los enlaces entre los átomos se forman y se liberan cuando los enlaces entre los átomos se rompen.

Los diversos ejemplos de energía química incluyen baterías, madera, carbón, gasolina, fotosíntesis, etc.

Que es energía química

La energía que se almacena en los enlaces de un compuesto químico se conoce como "energía química". Se puede encontrar en moléculas y átomos, pero solo se libera durante una reacción química. Cuando se libera esta energía, el calor es el subproducto habitual de la acción, que se conoce como una "reacción exotérmica".

Muchas de las formas de energía que utilizamos todos los días se basan en el proceso de la energía química para suministrar energía. Las baterías, el gas natural e incluso el carbón son todas formas de energía química almacenada que pueden liberarse cuando se produce una reacción química.

La energía química es una energía producida por las reacciones químicas. Un ejemplo de energía química es la que desprende el carbón. Esto se debe a que el calor que se genera produce movimientos o permite desarrollar un trabajo.

Es importante destacar que también los alimentos son fuentes de energía química ya que al ser procesados por nuestro organismo nos ofrece calorías, vitaminas y proteínas.

Esta energía puede llegar a ser liberada y en ocasiones absorbida por una reacción entre un conjunto de sustancias químicas, es igual a la  diferencia entre cantidad de los reactivos y la energía de los productos. A ese cambio se le llama energía interna de una reacción química.

La principal ventaja de la energía química es el hecho de que es abundante en la naturaleza. Prácticamente cualquier material orgánico puede producir energía química. Si quema madera en una estufa de leña para calentar su hogar, se beneficiará de los procesos que proporciona la energía química.

Energía Mecánica

La principal desventaja de la energía química es que no es realmente una forma limpia de energía. Muchas formas de energía química solo pueden accederse a través de un proceso de combustión o consumo. Ese proceso libera emisiones a la atmósfera y pone al medio ambiente en riesgo de daños futuros.

Ejemplos de energía química

• Madera: Si nos fijamos en una fogata, la leña siempre arde y a medida que la madera se quema, la energía química que esta almacenada en los enlaces de las moléculas de celulosa en la madera, liberan calor y luz.
• Carbón: El carbón al quemarse, libera un calor que se usaba mucho para evaporar el agua y producir energía cinética con el movimiento de un pistón.
• Gasolina: Los combustibles líquidos son las formas más económicamente e importantes de energía química para la civilización.
• Gas natural: Cuando quemamos el gas propano al cocinar en una parrilla, la energía química almacenada en los enlaces de las moléculas de propano se rompe y el calor se libera para poder cocinar.
• Baterías y celdas voltaicas: El potencial de la oxidación es el fundamento con el que trabajan las baterías. Cuando un elemento le cede un electrón a otro, este viaja por un cable produciendo de esta manera energía eléctrica  con la cual alimenta los aparatos electrónicos como celulares, juguetes, controles remotos, etc…
• Fotosíntesis: En el proceso de la fotosíntesis, la energía de la luz solar se convierte en energía química que se almacena en los enlaces de los carbohidratos.
• Comida: La comida que las personas se comen, ya sea de una planta o de un animal, es una forma de energía química almacenada que nuestro cuerpos usa para moverse y funcionar.
• Descomposición química: Cuando los seres vivos fallecen, la energía contenida en sus enlaces químicos debe de irse a alguna parte. Las bacterias y los hongos usan esta energía en las reacciones de fermentación.
• Explosiones: Las explosiones son las reacciones químicas que ocurren rápidamente y liberan mucha energía. Cuando se dispara un explosivo, la energía química que tiene almacenada el dispositivo cambia y se transfiere a energía sonora, cinética y térmica.

Energía quimica ejemplos cotidianos

•  Comida
• Baterias
• La fotosíntesis
• La respiración
• Carbón
• Madera
• Explosivos
• Los combustibles fósiles

Energía química de los alimentos

Los alimentos contienen la energía en las uniones químicas que mantienen unidas a las moléculas. Nuestro sistema digestivo rompe estas uniones liberando la energía química de una forma que se llega a convertir en otra forma de energía.

Ventajas y desventajas de la energía química

Las ventajas principales que tiene la energía química son las que mencionare a continuación:

Ventajas de la energía química

• La mayoría de las formas de energía química se liberan a través de la combustión. La combustión es uno de los métodos más fáciles para obtener energía. La energía instantánea se recibe a través del consumo del recurso energético. Las eficiencias de esa combustión se pueden controlar y mantener directamente para que se pueda cosechar la mayor cantidad de energía posible, lo que la convierte en una forma económica y efectiva de recibir las formas de energía que se necesitan.
• Es una forma fácil de acumular energía. Si tienes una chimenea o una estufa de leña, entonces es muy probable que tengas una pila de madera en algún lugar de tu patio. Este es solo un ejemplo de lo fácil que es almacenar un recurso de energía química. Incluso el inicio de una fogata o el encendido del carbón para una parrilla muestra lo fácil que es aprovechar lo que la energía química puede proporcionar.
• Muchas formas de energía química tienen cargas de alta densidad. El poder que la energía química puede liberar a través de la ruptura de los enlaces es inmenso. Esa carga de alta densidad es suficiente para que podamos alimentar las redes de transporte, llevar a las personas al espacio y quizás ir más allá del sistema solar algún día. En comparación con otros recursos energéticos, la energía química tiene una de las densidades más altas disponibles para nosotros, lo que significa que podemos tener una cantidad sustancial de energía para usar con los recursos mínimos disponibles.
• Es razonablemente eficiente. La energía química requiere la presencia de oxígeno para ser eficaz. Cuando se puede controlar el medio ambiente para que el oxígeno pueda comenzar el proceso de combustión, la eficiencia de este recurso energético puede ser bastante alta. Mientras los enlaces puedan encenderse para que su energía pueda ser liberada, un ambiente adecuadamente controlado puede dirigir esa energía hacia resultados específicos.
• Los efectos ambientales pueden ser controlados. Aunque la combustión naturalmente libera emisiones a la atmósfera que podrían ser potencialmente dañinas, existen tecnologías de captura y almacenamiento que pueden utilizarse para limitar el daño. Un ejemplo de esta tecnología sería el carbón limpio. Al capturar el carbono y otras emisiones dañinas de gases y partículas para el almacenamiento, obtenemos el beneficio de la energía química al tiempo que reducimos los riesgos de que se produzca un resultado negativo.

Desventajas de la energía química

• No es una forma sostenible de energía. Los recursos energéticos químicos se pueden reemplazar, pero no se pueden reponer. Piensa en esto, de esta manera. Hace frío afuera, así que tomas un par de troncos para ponerlos en tu chimenea. Luego los enciendes para crear un fuego. Ese fuego recibe energía, en parte, debido a la energía química que se encuentra en la madera. Con el tiempo, esa energía se consume y la madera se convierte en ceniza. ¿Puedes convertir esa ceniza en más madera? No. ¿Puedes conseguir más madera? Sí.
• Puede ser cara. Debido a que la mayoría de las formas de energía química provienen de elementos orgánicos o naturales, acceder al recurso puede ser bastante costoso. Debemos extraer el carbón antes de que podamos quemarlo. Se debe cortar la madera a medida para que quepa en la chimenea o en la estufa de leña, y eso ocurre después de que se haya cosechado el árbol. Y, dado que muchos de estos productos liberan partículas a la atmósfera, existen regulaciones costosas para prevenir emisiones excesivas.
• Algunas formas de energía química son bastante raras. Echemos un vistazo a la energía nuclear para este ejemplo de una desventaja. La mayoría de las instalaciones nucleares dependen del uranio como combustible. El uranio es un recurso tan escaso que algunas naciones no han localizado ningún depósito dentro de sus fronteras. Una vez que el uranio se agota, se debe obtener más. Esa rareza no solo aumenta los costos y trata los problemas de sostenibilidad, sino que también significa que las tecnologías utilizadas para acceder a la energía química pueden volverse inútiles con el tiempo.
• Puede producir residuos nocivos. Muchas formas de energía química liberan radiación como parte del proceso de combustión. Esa radiación no es necesariamente peligrosa cuando está bien controlada, pero puede ser mortal en las circunstancias adecuadas. Los problemas en Chernobyl y Fukushima nos han mostrado cuán poderosas pueden ser las reacciones de energía química cuando algo sale mal. Muchos isótopos radiactivos tienen una vida media larga, a veces miles de años, lo que significa que una situación catastrófica puede ser devastadora para el medio ambiente local.
• Se puede usar para crear armas devastadoras. La retórica entre los Estados Unidos y Corea del Norte, que aumentó en 2017 a niveles sin precedentes desde que se firmó la tregua armada entre las naciones para detener la guerra de Corea, nos muestra cómo se puede utilizar la energía química con fines destructivos. Las armas nucleares utilizan esta forma de energía. La devastación en Japón de los EE. UU. Al arrojar dos de estas armas costó cientos de miles de vidas a lo largo del tiempo. Hoy en día hay suficientes armas nucleares para devastar completamente al mundo si todos fueran disparados.
• Ofrece beneficios a corto plazo para consecuencias a largo plazo. Cuando comenzó la Revolución Industrial, nadie pensó en cómo las emisiones de estas nuevas tecnologías afectarían al planeta para las generaciones futuras. La única preocupación era mejorar los niveles de vida y promover la generación de riqueza. Si bien nuestras tecnologías han mejorado y tenemos recursos renovables para usar, aún estamos intercambiando beneficios a corto plazo por consecuencias a largo plazo al confiar en la energía química. Incluso si capturáramos de él todas las formas de contaminación, estaríamos robando a nuestro planeta un recurso natural que podría afectar la vida de nuestros hijos y nietos.

Usos de la energía química

El uso más común de energía química es el alimento que consumimos para generar suficiente energía para vivir, trabajar, pensar, etc.

Nuestro cuerpo es una máquina química que descompone los alimentos para producir calor y otras formas de energía (eléctrica para los nervios) Para sostener todas las funciones vitales.

Las plantas convierten la energía solar en energía química a través de un proceso llamado fotosíntesis .

Durante este proceso, el dióxido de carbono y el oxígeno se convierten en azúcar y agua con la ayuda del sol.

Las baterías utilizan energía química y la convierten en energía eléctrica para alimentar dispositivos eléctricos, motores, etc.

Esto se logra a través de la interacción de compuestos químicos específicos para convertir la energía química en energía eléctrica. El tipo más común de batería es la batería de zinc-cobre.

Energía Mareomotriz

Los dos materiales se utilizan como electrodo negativo y positivo, y tan pronto como la reacción química tiene lugar con la ayuda del ácido de la batería, se observa un flujo de electrones.

Fuentes de energía química

Las fuentes de energía química se pueden clasificar en dos tipos, dependiendo de si se preparan de forma natural o artificial y de su estado natural (sólido, líquido o gaseoso):

• Combustible sólido: madera, carbón, lignito, etc.
• Combustible líquido: gasolina, diesel, alcohol, queroseno, etc.
• Combustible de gas: gas natural (gas de carbón, gas de agua, biogás)

Todos estos combustibles contienen hidrocarburos (compuestos orgánicos que contienen carbono e hidrógeno) de diversos pesos moleculares. Estos hidrocarburos pueden ser alcanos (metano, etano, propano, etc.), alquenos (eteno, propeno, etc.), cicloalcanos, hidrocarburos aromáticos y compuestos heterocíclicos.

Las principales fuentes de energía química son:

• Los alimentos
• Petróleo
• Gas natural
• FISIÓN NUCLEAR

Tipos de Reacciones de la energía química

Reacción exotérmica

El proceso por el cual la energía química se libera o se convierte en forma de energía térmica se llama reacción exotérmica.

La llama de la vela y las galletas de fuego son ejemplos de reacciones exotérmicas. La llama de la vela y las galletas de fuego liberan o convierten la energía química en forma de calor y luz.

La quema de madera es también un ejemplo de reacción exotérmica. La energía química almacenada en la madera se libera en forma de energía térmica cuando quemamos madera.

Reacción endotérmica

El proceso por el cual la energía térmica se observa o se convierte en forma de energía química se llama reacción endotérmica.

La fotosíntesis es un ejemplo de reacción endotérmica; La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas convierten la energía solar en energía química. Las plantas utilizan la energía del sol para convertir el dióxido de carbono y el agua en glucosa y oxígeno.

Energía Luminosa

La evaporación del agua es también un ejemplo de reacción endotérmica. La evaporación del agua tiene lugar debido a la absorción de energía térmica.

Características de la energía química

• En las reacciones químicas, los enlaces de sustancias químicas se descomponen, lo que resulta en la formación de nuevos enlaces. La energía luminosa y la energía térmica se liberan en el proceso. La energía puede ser utilizada para diferentes propósitos.
• Hay seis tipos principales de reacciones químicas: síntesis, combustión, desplazamiento simple, desplazamiento doble, descomposición y ácido-base.
• Cuando dos elementos simples se combinan para formar una sustancia más compleja en una reacción química, el proceso se llama síntesis.
• Durante la combustión, la energía química en forma de calor se produce cuando el oxígeno se mezcla con otros materiales para formar dióxido de carbono y agua.
• Una reacción química en la que una sustancia emite algunos de sus átomos a otros se conoce como desplazamiento único.
• Una reacción química en la que una sustancia intercambia algunos de sus átomos con átomos de otra sustancia se denomina doble desplazamiento.
• La descomposición ocurre cuando una sustancia compleja se descompone en sustancias más simples en una reacción química.
• El proceso de descomponer los alimentos para liberar energía química se conoce como digestión.
• También puede utilizar la energía química almacenada en ciertos compuestos inorgánicos. Por ejemplo, puede utilizar la energía química del compuesto de fósforo en la cabeza de una cerilla para producir energía de luz y calor.

Niveles de energía química

Los niveles de energía química son los estados energéticos en donde podemos encontrar electrones en estados estables o no, todo depende del subnivel en el que se encuentre ya sea, cerca del núcleo o casi en las últimas capas.

La configuración electrónica es el modo en el que los electrones de un átomo se disponen alrededor del núcleo.

Imágenes y dibujos de energía química

Energía Hidroeléctrica