Momentos de esta propuesta:

1. 1Transformaciones en la materia: situaciones cotidianas interpretadas desde la ciencia
2. 2Reacciones químicas y sus intercambios energéticos
3. 3Combustibles: El petróleo

 

Reacciones químicas y sus intercambios energéticos

Cuando se producen reacciones químicas se genera un intercambio de energía que, muchas veces, se puede aprovechar para satisfacer necesidades básicas y no tan básicas (un ejemplo son las pilas cuya energía –liberada de una reacción– se utiliza para producir una corriente eléctrica).

En relación con las transformaciones en la materia, que anteriormente diferenciamos según se trate de cambios químicos y cambios físicos, podemos hacer referencia a las reacciones químicas como procesos químicos asociados a situaciones cotidianas y fenómenos naturales del mundo que nos rodea.

Las reacciones químicas son entendidas como procesos en los cuales sustancias iniciales, llamadas reactivos, se transforman en nuevas sustancias denominadas productos; en otras palabras, partimos de sustancias con determinadas propiedades que se transforman en otras con propiedades diferentes pero formadas, esencialmente, por los mismos átomos en cuestión.

Para ejemplificar esta definición, te proponemos realizar la próxima actividad.

✍ Actividad 8

Te proponemos analizar la siguiente situación:

Imagen de Gerd Altmann tomada de Pixabay.

En primera instancia, consideremos que existen dos sustancias intervinientes en esta reacción química. Por un lado, el gas del encendedor y… ¿cuál sería la otra sustancia involucrada para que se encienda la llama? Anotá en tu carpeta.

Para orientar tu respuesta, analizá qué se suele hacer cuando el fuego de una fogata tiende a apagarse. Seguramente habrás visto soplar o abanicar el fuego; justamente, esta acción es para que nuestra segunda sustancia (el aire, pero específicamente el oxígeno que forma parte del mismo) interactúe con el sistema y se reavive la llama.

Entonces, volviendo al caso del encendedor, las sustancias son el gas y el oxígeno. Esta reacción recibe el nombre de combustión, donde se requieren dos componentes: el combustible, todo aquello que se puede quemar, y el comburente, aquellas sustancias que favorecen o provocan la combustión.

La representación química de este fenómeno se simboliza con una ecuación química que especifica las fórmulas químicas de las sustancias intervinientes, es decir, los reactivos y los productos.

Por ejemplo, si el combustible es el gas metano (CH4), y se trata de una combustión completa, la ecuación química de dicha combustión sería:

 

✍ Actividad 9

Teniendo en cuenta la ecuación química anterior, confeccioná en tu carpeta el siguiente cuadro y completalo.

Elemento químico	Reactivos	Productos
Cantidad de Carbono	1	1
Cantidad de Oxígeno
Cantidad de Hidrógeno

 

✍ Actividad 10

Teniendo en cuenta la imagen de la actividad 8, ¿podrías identificar al combustible y al comburente en esa combustión?

COMBUSTIBLE:

COMBURENTE:

¿Qué otros combustibles de uso diario podrías mencionar?

¿Todos producen llamas?

Ahora bien, si presionamos el dispositivo para que el gas comience a salir, inmediatamente se pondrá en contacto con el oxígeno del ambiente; sin embargo, la llama no aparece espontáneamente… necesitamos de la chispa para dar comienzo a la reacción; luego se sostiene en el tiempo sin necesidad de volver a enviar una chispa al sistema. Este “empujoncito” para dar comienzo a la reacción se denomina energía de activación.

 

✍ Actividad 11

Escribí en tu carpeta la respuesta a la siguiente pregunta: ¿Hasta cuándo creés que la llama del encendedor seguirá encendida, es decir, qué factores podrán detener la reacción?

Como se nombró anteriormente, para que sucedan muchas reacciones es necesario una energía inicial; también todo combustible tiene una temperatura de ignición que corresponde a la mínima temperatura a que una sustancia (sólida o líquida) debe ser calentada para iniciar una combustión que se sostenga por sí misma independiente de las fuentes externas de calor.

 

✍ Actividad 12

Paralelamente al proceso de combustión que ocurre en un encendedor, analicemos en un automóvil ¿cuál es el combustible y con qué acción generamos el inicio de la combustión?

A partir del ejemplo del automóvil, es posible retomar la idea de productos de una reacción; es decir, aquellas sustancias que se producen como resultado de la transformación de los reactivos de una reacción química.

En este tipo de reacciones se liberan gases como producto de la reacción dependiendo, entre otras cosas, del tipo de combustible. Es posible reconocer que el dióxido de carbono (CO2), el monóxido de carbono (CO) y el vapor de agua son los productos esperables al quemar el gas de un encendedor. En el caso del automóvil, pensá en los caños de escape como los dispositivos que liberan los gases hacia el exterior.

Las reacciones químicas se pueden clasificar, en relación con el intercambio de energía, como reacciones exotérmicas (es decir, aquellas reacciones que liberan energía en forma de calor en el proceso) y endotérmicas (reacciones que absorben energía durante el proceso). Las reacciones de combustión son un claro ejemplo de reacciones que liberan energía en forma de calor al medio, es decir, son reacciones exotérmicas.

Respecto de la liberación de gases como productos en los procesos de combustión, vale aclarar que el dióxido de carbono (CO2) es el producto deseado, junto con el vapor de agua; pero en ciertas ocasiones se produce monóxido de carbono (CO), un gas altamente tóxico y letal para nuestro organismo.

 

✍ Actividad 13

A continuación analizaremos una nota que hace foco en los cuidados que debemos tener al utilizar artefactos que funcionen mediante la combustión de distintos combustibles.

a. ¿Por qué se le llama “asesino silencioso” al monóxido de carbono?

b. ¿Qué condiciones deben presentarse en un ambiente para favorecer la formación de este gas?

c. ¿Es posible intoxicarse con monóxido de carbono calefaccionándose con una estufa eléctrica?

d. Consultá a un familiar, vecina, vecino, amiga o amigo acerca de las diferencias que, en materia de seguridad, creen que existen entre una estufa de pantalla y una de tiro balanceado.

e. Si tuvieras que hacer un cartel para pegar en las paredes de la escuela concientizando acerca de este fenómeno: ¿Cómo lo diseñarías? ¿Qué información no debería faltar? Hacé un boceto del cartel.

 

✍ Actividad 14

Describí e interpretá el fenómeno que ilustran las siguientes imágenes:

Imagen Archivo DGCyE.

a. Identificá:

Combustible:

Comburente:

b. Explicá por qué motivo se apaga la vela dentro del recipiente.

c. ¿Qué pasaría si se coloca un vaso más grande? ¿Y si se tapa la vela con uno más pequeño?

 

✍ Actividad 15

En relación con lo estudiado, realizá el siguiente análisis:

a. Diferenciá reactivo y producto de una reacción química.

b. ¿A qué se llama energía de activación? ¿Por qué es necesaria en este tipo de reacciones?

c. ¿Por qué la combustión es una reacción exotérmica?

d. De acuerdo con las sustancias que intervienen en la reacción de combustión, indicá con una cruz si corresponden a reactivos o productos.

Sustancias	Reactivos	Productos
CH4
CO2
H2O
O2

 

e. Justificá las respuestas del cuadro anterior.