¿Cómo funciona la energía química?

La energía química se origina en las interacciones de los átomos y las moléculas. En general, hay un reordenamiento de electrones y protones, llamado reacción química, que produce cargas eléctricas. La ley de conservación de la energía estipula que la energía puede ser transformada o convertida pero nunca destruida. por lo tanto, una reacción química que disminuye la energía en un sistema contribuirá con la energía perdida al medio ambiente, generalmente como calor o luz. alternativamente, una reacción química que aumenta la energía en un sistema habrá tomado esta energía adicional del medio ambiente.

La vida biológica depende de la energía química. Las dos fuentes más comunes de energía química biológica son la fotosíntesis en las plantas y la respiración en los animales. En la fotosíntesis, las plantas usan un pigmento especial llamado clorofila para separar el agua en hidrógeno y oxígeno. el hidrógeno se combina con el carbono del ambiente para producir moléculas de carbohidratos que la planta puede usar como energía. la respiración celular es el proceso inverso, el uso de oxígeno para oxidar o quemar una molécula de carbohidrato, como la glucosa, en una molécula portadora de energía llamada atp, que puede ser utilizada por células individuales.

Aunque al principio no parezca obvio, la combustión, como la que se produce en los motores que funcionan con gas, es una reacción química biológica que utiliza oxígeno en el aire para quemar combustible y alimentar un cigüeñal. La gasolina es un combustible fósil derivado de compuestos orgánicos. Pero, no toda la energía química es biológica, por supuesto. Cualquier cambio en los enlaces químicos de una molécula implica la transferencia de energía química. La quema de fósforo en el extremo de una cerilla es una reacción química que produce energía química en forma de luz y calor utilizando el calor de los golpes para iniciar el proceso y el oxígeno del aire para continuar la combustión. La energía química producida por una barra de brillo activada es mayormente luz con muy poco calor.

Las reacciones químicas inorgánicas también se usan frecuentemente para sintetizar productos deseados o reducir los indeseables. El rango de reacciones químicas que producen energía química es bastante vasto, desde una simple reorganización de una sola molécula o una simple combinación de dos moléculas hasta complejas interacciones con múltiples compuestos de varios niveles de ph. La velocidad de una reacción química generalmente depende de la concentración de los materiales reactivos, el área de superficie disponible entre esos reactivos, la temperatura y la presión del sistema. una reacción dada tendrá una tasa regular dadas estas variables, y puede ser controlada por ingenieros que manipulan estos factores.

en algunos casos, se requiere la presencia de un catalizador para iniciar una reacción o para crear una velocidad de reacción significativa. Debido a que el catalizador no se cambia a sí mismo en la reacción, se puede usar una y otra vez. Un ejemplo común es el convertidor catalítico en un sistema de escape de automóviles. la presencia de metales del grupo del platino y otros catalizadores reduce las sustancias nocivas a otras más benignas. Las reacciones típicas en un convertidor catalítico son la reducción de los óxidos de nitrógeno a nitrógeno y oxígeno, la oxidación de monóxido de carbono a dióxido de carbono y la oxidación de hidrocarburos no quemados a dióxido de carbono y agua.