energia quimica
TRANSCRIPT
COLEGIO ALEMÁN CÓRDOBA
ENERGIA QUÍMICA
“Integración”
CONTE, ANTONELLA
GILZAMBRANA, FABIANA
LAGUZZI, LUCIANA
MINNITI, ANA LAURA
Profesora: Mariela Duarte
Córdoba, Argentina
2008
INDICE
Reacción química Pág. 3
Energía química Pág. 3
La energía de las reacciones químicas Pág. 4
La combustión Pág. 4,5 y 6
La Luciérnaga Pág. 7
Pilas y baterías Pág. 7
La fotosíntesis Pág. 8
Conclusión Pág. 8
Anexo Pág.8,9,10 y 11
Bibliografía Pág. 12
2
Introducción
Una reacción química (o cambio químico) es todo proceso químico en el que una
o más sustancias (reactivos o reactantes) sufren transformaciones químicas para
convertirse en otra u otras (productos). Esas sustancias pueden ser elementos o
compuestos. Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen
de las condiciones bajo las que se da la reacción química. Los productos obtenidos
pueden producir energía, llamándola a esta “Energía Química”.Èsta es una de las
manifestaciones de la energìa.
En concreto, és uno de los aspectos de la energía interna de un cuerpo y, aunque se
encuentra siempre en la materia, sólo se nos muestra cuando se produce una
alteración íntima de ésta. En la actualidad, la energía química es la que mueve los
automóviles, los
buques y los aviones y, en general, millones de máquinas. Tanto la combustión del
carbón, de la leña o del petróleo en las máquinas de vapor como la de los derivados
del petróleo en el estrecho y reducido espacio de los cilindros de un motor de
explosión, constituyen reacciones químicas.
Energia quimica: la energia quimica esta en la base misma de la vida. Los
vegetales edifican moléculas organicas complejas a partir de atomos, tomados de su
medo ambiente y acumulando energia de origen solar. Los animales utilizan la
energia quimica acumulada en los vegetales y absorben moléculas organicas
energeticas, sintetizando sus propias moléculas. Los seres vivos, obedecen al
principio de concervacon de la energia, pero no al de degradacion.
En las reacciones quimicas se desprende o absorve energia calorifica, seun la
reaccion sea exotermica o endotermica. Tambien en algunos procesos, la energia
que interviene puede ser electrica o luminosa.
Muchas reacciones químicas emiten energía .Se denomina reacción exotérmica a
cualquier reacción química que desprende calor, es decir con una variación negativa
de entalpía. Un ejemplo de reacción exotérmica es la combustión. Algunas
reacciones químicas absorben energía y las reacciones se llaman endotérmicas
La energía de las reacciones químicas
3
Reacción exotérmica
Energía o calor de reacción
Se llama energía de una reacción química
a la energía absorbida o desprendida en la
misma por el sistema reactivo.
El valor de la energía de reacción depende
de las condiciones de presión y
temperatura y de la cantidad de sustancia que se transforma. Los valores de la
energía de reacción se expresan por mol de producto formado o reactivo gastado y,
generalmente, en condiciones normales: 1 atm y 298 K (25 °C). Se conoce como
calor de reacción, ya que se manifiesta de esta forma.
En las reacciones endotérmicas, los productos tienen mayor energía que los
reactivos; por ello, debemos comunicar energía a la reacción. La reacción solo
tendrá lugar mientras se le suministre dicha cantidad de energía; en el momento en
el que no absorba tal cantidad de energía, la reacción se detendrá.Así, por ejemplo,
para descomponer el carbonato de calcio en óxido de calcio y dióxido de carbono se
necesita aportar 187,3 kJ/mol. Si no se aporta dicha cantidad, el carbonato no se
descompondrá.
En las reacciones exotérmicas, los productos tienen menos energía que los
reactivos, por lo que se desprende energía.
La combustión
Un ejemplo de reacción exotérmica es la combustión, una reacción química en la que
un elemento combustible se combina con otro comburente (generalmente oxígeno
en forma de O2 gaseoso), desprendiendo calor y produciendo un óxido; la
combustión es una reacción exotérmica que produce:
calor al quemar.
4
luz al arder.
La ecuación es C (s) + O2 (g) → CO2 (g) - 395 kJ/mol
Es la combinación rápida de un material con el oxigeno, acompañada de un gran
desprendimiento de energía térmica y energía luminosa.
Aun quemándose, la materia no cambia su compostura química.
Los tipos más frecuentes de combustible son los materiales orgánicos que contienen
carbono e hidrógeno. El producto de esas reacciones puede incluir monóxido de
carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y cenizas.
El proceso de destruir materiales por combustión se conoce como incineración.
Para iniciar la combustión de cualquier combustible, es necesario alcanzar una
temperatura mínima, llamada ignición o de inflamación.
Existen dos tipos de combustión, la combustión incompleta y la completa:
La combustión incompleta, una combustión se considera una combustión
incompleta cuando parte del combustible no reacciona completamente porque
el oxígeno no es suficiente. Se reconoce por una llama amarillenta.
La combustión completa es cuando todo el carbono de la materia orgánica
quemada se transforma en CO2. Se puede reconocer por la llama azul
producida por la incineración del material.
La obtención de energía de los alimentos es un proceso exotérmico. Los seres vivos
necesitan energía, entre otras cosas para mantener la temperatura en los seres
homeotermos. Esta energía la obtienen de la combustión química de los alimentos.
El contenido energético de un alimento, es decir, la cantidad de energía desprendida
en su degradación, depende de su composición química. Reacción exotérmica
Así, por ejemplo, en la reacción de
combustión del butano necesitamos una
5
pequeña chispa eléctrica para que la reacción comience; una vez iniciada la
reacción, esta sigue produciéndose espontáneamente.
La presencia de un catalizador hace que la energía de activación de las reacciones
disminuya, por lo que el número de choques eficaces aumenta y, por consiguiente,
también aumenta su velocidad.
Otro ejemplo de una reacción exotérmica podría ser, al unir hidróxido de sodio junto
con azul de metileno y ácido acético igualmente ligado con azul de metileno. En esta
reacción se podrá observar como al ir uniendo poco a poco la dos soluciones irá
creándose una especie de humo y poco a poco el beaker (vaso de precipitados) se
va poniendo algo caliente.
Se denomina reacción endotérmica a cualquier reacción química que absorbe
calor.Es importante decir que las reacciones endotérmicas al absorber calor pueden
ser útiles y prácticas en algunos casos, como por ejemplo, el querer enfriar un lugar.
En las reacciones endotérmicas los productos tienen más energía que los
reactivos.Las reacciones endotérmicas, sobre todo las del amoniaco impulsaron una
próspera industria de generación de hielo a principios del siglo XIX.
Las Luciérnagas
Las luciérnagas transforman la energía química en energía luminosa. Estos insectos
tienen sustancias en su cuerpo que resplandecen como luz brillante.
La luz permite que el macho reconozca a la hembra para la reproducción.
El secreto está en una reacción química que se produce en la barriga de las
luciérnagas. Las reacciones químicas que ocurren en la barriga de la luciérnaga y
que producen luz, necesitan que en su aparato luminoso estén presentes: el oxígeno
6
del aire, una substancia que se llama luciferina y una enzima que se llama luciferasa.
El oxígeno del aire penetra en el aparato luminoso de la luciérnaga por una serie de
tubos llamados traqueales, se pone en contacto con la luciferina y la oxida, en
presencia de la luciferasa (una enzima o agente que ayuda pero no participa en la
reacción), para formar una nueva substancia llamada luciferina oxidada. La energía
necesaria para que se produzca la reacción proviene de una substancia que los
bioquímicos llaman ATP (Trifosfato de adenosina). Esta substancia está presente en
todos los sistemas biológicos y su descomposición genera suficiente energía como
para motorizar muchas reacciones que son esenciales para los procesos vitales. Una
vez formada la luciferina oxidada, ella se descompone espontáneamente y se
regeneran la luciferina inicial y el oxígeno, y el exceso de energía que fue facilitada
por el ATP es liberada en forma de luz.
Pilas y Baterías
Las pilas son dispositivos que convierten la energía química generada por la reacción
de sus componentes en energía eléctrica. Presenta un electrodo positivo y uno
negativo. La batería contiene más de una pila o celdas conectadas entre sí mediante
un dispositivo permanente. Los principales componentes de las pilas son mercurio,
cadmio, níquel y manganeso. Otro componente
es un conductor iónico denominado electrolito.
El fundamento de las pilas y acumuladores es la transformación de la energía
química en eléctrica, mediante reacciones de oxidación-reducción producidas en los
electrodos, que generan una corriente de electrones
Cuando se unen mediante un hilo metálico dos cuerpos entre los cuales existe una
diferencia de potencial, se produce un paso de corriente que provoca la disminución
gradual de dicha diferencia. Al final, cuando el potencial se iguala, el paso de
corriente eléctrica cesa. Para que la corriente siga circulando debe mantenerse
constante la diferencia de potencial.
La fotosíntesis
7
La fotosíntesis es la transformación de la energía luminosa en energía química.
La serie completa de reacciones químicas en las que la energía de la luz solar se usa
para sintetizar moléculas orgánicas de alto nivel de energía, por lo común
carbohidratos, a partir de moléculas inorgánicas de bajo nivel de energía, sobre todo
de bióxido de carbono y agua.
Conclusión
La energía química es una manifestación de la energía. Es la base de la vida, ya que
constituye el motor de nuestro organismo y muchas otras actividades. La energía
química se produce a través de las reacciones químicas, las cuales se clasifican en
exotérmicas y endotérmicas.
La energía química está en los alimentos, sin ella no podemos realizar movimientos,
ni trabajos; en esto aparece visible el principio de conservación de la energía, el cual
sostiene que la energía no se pierde sino que se transforma. De eso deriva que sin la
energía química el hombre no puede vivir.
8
Anexo
Energía de activación
Puede ocurrir que, en algunos casos, para que comience la reacción sea necesario un aporte de energía inicial denominada energía de activación
Calor de formación y calor de combustión
Se definen dos tipos de energías o calores especialmente interesantes por su uso y aplicaciones:
Calor de formación de un compuesto: es el calor intercambiado en la reacción al formar un mol de dicho compuesto a partir de los elementos que lo componen en condiciones normales.
C (s) + 2 H2 (g) ⇒ CH4 (g) + 74,8 kJ
H2 (g) + O2 (g) + C (s) ⇒ HCOOH + 97,8 kcal
Sustancia Calor de formación (kJ/mol) Hidrógeno, H2 0 Oxígeno, O2 0 Nitrógeno, N2 0 Agua, H2O (g) -241,6 Agua, H2O (l) -285,8 Amoniaco, NH3 (g) -46,1 Dióxido de carbono, CO2 (g) -393,5 Cloruro de sodio, NaCl (s) -411,0
Calor de combustión: es el calor desprendido en el proceso de combustión de un mol de sustancia. En toda reacción de combustion se necesita O2 y se obtienen CO2 y H2O.
CH4 (g) + O2 (g) ⇒ CO2 (g) + 2 H2O (g) + 212,8 kcal
C2H6O (l) + 3 O2 (g) ⇒ 2 CO2 (g) + 3 H2O (l) + 1.239,8 kJ
9
Para medir los calores de reacción (Q) se utiliza el calorímetro, que consta de un recipiente aislado en el que se producirá la reacción, un agitador y un termómetro, que nos indica la temperatura al comienzo y al final de la reacción:
Q = m · ce · (Tf - Ti)
donde m es la masa de la sustancia; ce, su calor específico, y Ti y Tf, las temperaturas inicial y final.
Energía de enlace
Para que una o varias sustancias se transformen en otras tiene que haber una reorganización de átomos, y para ello se tienen que romper unos enlaces y formarse otros nuevos.
Energía de enlace
La ruptura y formación de enlaces lleva asociada una absorción y un desprendimiento de energía.
10
Energía de enlace
Para romper un enlace se necesita un aporte de energía, que se denomina energía de enlace. Y cuando se forma dicho enlace, se desprende esa misma cantidad de energía. En la tabla de la izquierda se indican los átomos que forman algunos enlaces y la energía de enlace en kJ/mol.
Enlace Energía de enlace (kJ/mol) Enlace Energía de enlace (kJ/mol) H-H 436 C-O 352 C-C 348 O-H 463 N-N 161 I-I 153 C-H 413 C=C 615 N-H 391 C=O 711 N≡N 949 O=O 494
11
BIBLIGRAFÍA
Kalipedia, un producto de Santillana:
http://ar.kalipedia.com/ciencias-vida/tema/energia-reacciones-quimicas.html?
x1=20070924klpcnafyq_120.Kes
http://newton.cnice.mec.es/3eso/energia/quimica.htm
12