La energía química es el tipo de energía que se encuentra en los enlaces de los compuestos químicos. Podemos encontrar esta energía en átomos o moléculas cuando se libera durante una reacción química, mantenida dentro de sus enlaces covalentes. El calor se libera cuando se accede a la energía, lo que crea una reacción exotérmica.
Para romper los enlaces, liberando la energía en primer lugar, la energía requerida se denomina endotérmica.
La energía química fue propuesta por primera vez por Josiah Gibbs durante una época en los Estados Unidos en la que la ciencia teórica no se practicaba con rigor. Sus ideas eran difíciles de entender en ese momento, y su cuñado solía publicar sus artículos. Eso no hizo mucho por su credibilidad en ese momento.
Aunque Gibbs puede no haber sido muy conocido desde el punto de vista editorial, se comunicaba regularmente con más de 200 científicos notables. Con el tiempo, la influencia que Gibbs tuvo en la química física y las matemáticas estadísticas ayudó a acercar nuestra sociedad global a cómo entendemos la ciencia moderna.
La mayoría de los tipos de energía que usamos hoy en día dependen de la energía química para suministrar energía utilizable. Cada vez que un producto se quema, libera energía química que luego consumiremos. Los combustibles fósiles, los artículos artificiales e incluso las reacciones nucleares nos ofrecen acceso a la energía química.
Hay varias ventajas y desventajas de la energía química que deben tenerse en cuenta al examinar este recurso. Estos son algunos de los principales puntos clave a considerar.
Lista de las principales ventajas de la energía química
1. La energía química es increíblemente abundante.
Este recurso energético es una de las opciones de energía más abundantes a las que podemos acceder hoy. Casi cualquier tipo de material orgánico ofrece el potencial de proporcionar energía química que podemos utilizar. Muchos de nosotros usamos este tipo de energía todos los días sin siquiera darnos cuenta. Si enciende su chimenea de gas o enciende una fogata, está aprovechando los procesos que producen energía química.
2. Podemos acceder a la energía con bastante facilidad.
Hay pocos procesos especiales que se requieren para acceder a todo el potencial de la energía química. En muchos casos, podemos acceder inmediatamente a la energía. Si enciende un horno de gas, por ejemplo, está utilizando el proceso de energía química para crear calor que cocinará sus alimentos. La combustión se puede controlar fácilmente. Se puede mantener directamente. Por eso es una de las formas de energía más baratas que podemos utilizar en la actualidad.
3. La energía química se puede almacenar físicamente para uso futuro.
Aunque todos usamos energía a lo largo del día, la usamos en diferentes niveles. Nuestros recursos que proporcionan energía química pueden almacenarse o almacenarse fácilmente para uso futuro, lo que nos permite conservar energía cuando no la necesitamos. En los Estados Unidos, hay suficiente carbón almacenado para satisfacer nuestras necesidades energéticas actuales durante más de una generación. En un patio trasero, puede haber suficiente madera almacenada para que una estufa proporcione calor durante todo el invierno.
4. Proporciona a los consumidores una carga de alta densidad cuando se consume.
Los procesos de energía química liberan una cantidad sorprendentemente grande de energía que podemos consumir para una variedad de propósitos. La naturaleza de alta densidad de esta energía nos permite volar aviones, secar automóviles o mantenernos calientes en un día frío. Nuestra conciencia del potencial de la energía química nos permite desarrollar nuevas tecnologías que se basan en este recurso sustancial, que algún día puede convertirse en la base de cómo creamos una nueva era colonial dentro de nuestro sistema solar.
5. Podemos controlar los efectos de la energía química en nuestro entorno.
El daño causado por el uso incontrolado y no regulado de energía química es bastante profundo. Durante los últimos 40 años, hemos visto que ocurren muchos cambios dentro de nuestra atmósfera planetaria, algunos de los cuales se atribuyen a nuestro consumo de energía química. Desde el agujero en la capa de ozono hasta las tendencias de calentamiento planetario que se están experimentando, hemos descubierto que cuando la energía química se consume de manera responsable, podemos reparar daños anteriores sin poner a las generaciones futuras en riesgo de heredar un planeta insalubre.
6. La energía química es una fuente de energía eficiente.
Para que las reacciones de energía química sean efectivas, debe haber una fuente de oxígeno presente para completar la reacción. Tenemos la capacidad de controlar microambientes con precisión para permitir que el proceso de combustión sea lo más eficiente posible. La energía liberada por los procesos de energía química puede dirigirse hacia donde se consumirá inmediatamente, lo que reduce la cantidad de pérdida de energía total que se experimenta.
7. Puede generar altos niveles de actividad económica.
De principio a fin, el ciclo de la energía química crea actividades económicas que nos ayudan a mantener estilos de vida modernos. Los agricultores que cultivan maíz o caña de azúcar como combustible obtienen ingresos al proporcionar este recurso básico. Los mineros se ganan la vida accediendo a las materias primas. Luego, los refinadores obtienen ingresos al convertir los materiales base en un combustible que se puede consumir. A medida que consumimos ese combustible, perseguimos carreras, cuidamos a nuestras familias y creamos oportunidades educativas. Luego, tomamos lo que hemos aprendido para ser más eficientes al comienzo del ciclo de producción y comenzamos de nuevo.
8. Podemos utilizarlo para crear recursos energéticos renovables.
Aunque las reacciones de energía química requieren un consumo único, podemos usar la energía para crear elementos que proporcionarán energía renovable. La energía química se puede utilizar para crear turbinas que nos traen energía del viento. Se puede utilizar para crear paneles fotovoltaicos que nos permitan cosechar energía de la luz solar. También podemos obtener energía química de elementos orgánicos que se pueden cultivar rápidamente. Una hectárea de caña de azúcar puede producir 180 toneladas de tallos de caña por cosecha, y algunas ubicaciones generan 2-3 cosechas por año.
9. La energía liberada a través de la energía química también se puede almacenar para uso futuro.
Digamos que está leyendo este contenido en un teléfono inteligente. Tienes energía en tu teléfono debido a la batería. Carga esa batería desde una toma de corriente, que recibe energía eléctrica de su red de distribución local. Un buen teléfono en estos días, en modo de espera, puede mantener más de 7 días de servicio sin necesidad de otra carga debido a su capacidad de almacenar energía. Aunque la energía química se libera de inmediato, tenemos la capacidad de almacenarla para consumirla cuando la necesitemos. La batería más grande del mundo construida por Tesla es capaz de almacenar 100 megavatios de potencia.
Lista de las principales desventajas de la energía química
1. Para acceder a la energía química, generalmente debemos depender de la combustión.
Para obtener energía a través de la energía química, generalmente debemos crear una reacción de combustión. La combustión proporciona una ventaja, ya que hace que la energía esté disponible instantáneamente para nosotros. Para cada reacción, sin embargo, debe haber una reacción igual y opuesta. Cuando quemamos artículos, los destruimos. Una vez que consumimos un artículo a través de la energía química, desaparece. No podemos usarlo repetidamente.
2. No es una forma limpia de energía.
El proceso de combustión libera subproductos a la atmósfera que pueden tener efectos nocivos a largo plazo. La cantidad de subproductos que se liberan depende del tipo de material que se consume a través de los procesos de energía química. El carbón libera grandes cantidades de partículas, dióxido de carbono y monóxido de carbono cuando se quema. El gas natural, por otro lado, libera muy pocas emisiones con tecnologías de captura limpia. Cuando se requiere energía limpia, los procesos de energía química generalmente no se pueden utilizar.
3. No podemos reemplazar los recursos energéticos químicos.
Hay miles de millones de barriles de petróleo crudo en reserva en nuestro planeta en este momento. Tenemos billones de metros cúbicos de gas natural. Sin embargo, cuando estos recursos energéticos se consumen, desaparecen. Necesitamos más producto para obtener más energía. Para el combustible de madera, los combustibles vegetales y otros recursos biológicos, es más fácil reponer nuestro suministro, pero el principio sigue existiendo. Una vez que haya usado la energía química, debe consumir más para seguir recibiendo los resultados deseados.
4. Los recursos de energía química pueden ser muy costosos.
La mayoría de las formas de energía química se producen a través de recursos naturales. Muchos de ellos son de base orgánica. Eso significa que puede resultar costoso acceder a esos recursos. Para conducir nuestros automóviles, primero debemos refinar el petróleo para convertirlo en gasolina. Para que el carbón genere electricidad, debemos extraerlo y luego transportarlo a donde se consumirá. Incluso las casas con estufa de leña deben cortar un árbol y partir leños para consumir la energía.
5. La disponibilidad de algunos recursos de energía química es bastante limitada.
Una de las formas más eficientes de energía química que usamos hoy proviene del uranio. Aunque la energía recibida de la energía química a través del uranio puede ser 20.000 veces mayor que otras formas de energía, la disponibilidad real de uranio es bastante limitada. Solo un puñado de países ha localizado recursos de uranio a los que se puede acceder. Una vez consumido el uranio, hay que reponerlo para seguir utilizando esa tecnología. Eso significa que las infraestructuras que construimos para las soluciones de energía química pueden volverse inútiles si perdemos el acceso a los materiales centrales que se utilizan.
6. La energía química puede producir desechos tóxicos.
Una de las mayores desventajas de la energía química es que el calor es solo un subproducto de su liberación. Muchas formas de energía química también liberarán radiación durante el proceso de generación de energía. Contamos con tecnologías que controlan los niveles de exposición a esta emisión de radiación, aunque eso no disminuye los peligros que podemos encontrar. Ha habido más de una docena de incidentes nucleares relacionados con instalaciones eléctricas y reactores en barcos o submarinos desde que se inventó la tecnología. La enfermedad del pulmón negro es un problema constante para los mineros del carbón.
7. Podemos dañar a otros mediante el uso de tecnologías de energía química.
El uso de gas venenoso en el conflicto de Siria es solo un ejemplo de cómo podemos dañar a otras personas utilizando tecnologías de energía química. Los misiles disparados por los EE. UU., El Reino Unido y Francia contra las instalaciones sirias para detener la producción de armas químicas es otra forma de convertir la energía química en armas. El ejemplo más devastador de lo que podemos hacer con la energía química se mostró en los últimos días de la Segunda Guerra Mundial en Japón. Con las tecnologías de energía química, literalmente tenemos el poder de destruir nuestro planeta en las condiciones adecuadas.
8. La energía química puede tener desventajas involuntarias que ni siquiera conocemos.
Desde el comienzo de la Revolución Industrial, nuestro planeta ha experimentado muchos beneficios de estilo de vida. Hemos trabajado para erradicar las enfermedades. Contamos con tecnologías mejoradas que prolongan la vida. También hemos hecho que los océanos sean más ácidos, potencialmente hemos calentado nuestra atmósfera en más de 2 grados y hemos creado otros problemas desconocidos a largo plazo que pueden afectar la salud de nuestro planeta para las generaciones futuras. A menudo observamos los beneficios que se reciben de inmediato con este recurso sin considerar lo que podría suceder dentro de 10, 50 o 100 años.
Las principales ventajas y desventajas de la energía química nos permiten ver cuán beneficioso resulta este recurso para nosotros. También nos muestran cuánta devastación puede causar la energía química en determinadas condiciones. Tenemos la responsabilidad de utilizar la energía química de una manera que nos beneficie hoy, mañana y en el futuro.
