categoría: Química Publicado: 27 de junio de 2013

la ruptura de enlaces químicos nunca libera energía al ambiente externo. La energía solo se libera cuando se forman enlaces químicos. En general, una reacción química implica dos pasos: 1) los enlaces químicos originales entre los átomos se rompen, y 2) se forman nuevos enlaces. Estos dos pasos a veces se agrupan en un evento por simplicidad, pero en realidad son dos eventos separados., Por ejemplo, cuando quemas metano (gas natural) en tu estufa, el metano reacciona con oxígeno para formar dióxido de carbono y agua. Los químicos a menudo escriben esto como:

 CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + energy

esta ecuación química equilibrada resume la reacción química involucrada en la quema de metano. Los reactivos están a la izquierda, los productos a la derecha, y la flecha representa el momento en que ocurre la reacción. Pero hay un montón de cosas interesantes sucediendo que se esconden detrás de esa flecha., Una ecuación más detallada se vería algo como esto:

CH4 + 2 O2 + un poco de energía →C + 4 H + 4 o → CO2 + 2 H2O + mucha energía

la primera línea de la ecuación contiene los reactivos originales: moléculas de metano y moléculas de oxígeno. La primera flecha representa la ruptura de los lazos, lo que requiere energía. En la línea media están los átomos, ahora separados de moléculas y libres para reaccionar. La segunda flecha representa la formación de nuevos vínculos. En la última línea están los productos finales., Se necesita un poco de energía, como la chispa del encendedor en su estufa, para que comience la reacción. Esto se debe a que los enlaces deben romperse antes de que los átomos puedan formarse en nuevos enlaces, y siempre se necesita energía para romper los enlaces. Una vez que la reacción ha comenzado, la energía de salida de una molécula de metano quemada se convierte en la energía de entrada para la siguiente molécula. Parte de la energía liberada por cada enlace que se forma en la fabricación de dióxido de carbono y agua se utiliza para romper más enlaces en las moléculas de metano y oxígeno., De esta manera, la reacción se vuelve autosostenible (siempre y cuando se sigan suministrando metano y oxígeno). El encendedor se puede apagar. Si romper los enlaces no requiere energía, entonces los combustibles no necesitarían un dispositivo de ignición para comenzar a quemar. Empezarían a arder por su cuenta. La presencia de bujías en su automóvil atestigua el hecho de que romper enlaces químicos requiere energía. (Tenga en cuenta que la combustión de metano en realidad implica muchos pasos más pequeños, por lo que la ecuación anterior podría expandirse en aún más detalle.,)

El Libro de texto Advanced Biology de Michael Roberts, Michael Jonathan Reiss y Grace Monger afirma:

Los biólogos a menudo hablan de que la energía está disponible por la descomposición del azúcar, lo que implica que la ruptura de enlaces químicos en las moléculas de azúcar libera energía. Y sin embargo, en química aprendemos que la energía se libera, no cuando se rompen los enlaces químicos, sino cuando se forman. De hecho, la respiración suministra energía, no por la ruptura de enlaces en el sustrato, sino por la formación de enlaces fuertes en los productos., Sin embargo, el resultado general del proceso es producir energía, y es en este sentido que los biólogos hablan de la descomposición del azúcar que da energía.

quemar propano requiere un encendedor para iniciar la reacción porque los enlaces químicos deben romperse antes de que se puedan formar otros nuevos, y romper los enlaces siempre requiere energía. Imagen de Dominio público, fuente: Christopher S. Baird.,

la entrada o salida de energía total de una reacción es igual a la energía liberada en la formación de nuevos enlaces menos la energía utilizada para romper los enlaces originales. Si se necesita más energía para romper los enlaces originales que la que se libera cuando se forman los nuevos enlaces, entonces la energía neta de la reacción es negativa. Esto significa que la energía debe ser bombeada en el sistema para mantener la reacción en marcha. Tales reacciones se conocen como endotérmicas. Si if toma menos energía para romper los enlaces originales que la que se libera cuando se forman nuevos enlaces, entonces la energía neta de la reacción es positiva., Este hecho significa que la energía fluirá fuera del sistema a medida que avanza la reacción. Este hecho también significa que la reacción puede proceder por sí sola sin ninguna energía externa una vez iniciada. Tales reacciones se conocen como exotérmicas. (Las reacciones endotérmicas también pueden proceder por sí solas si hay suficiente energía externa en forma de calor ambiental para ser absorbida.) Las reacciones exotérmicas tienden a calentar el ambiente circundante, mientras que las reacciones endotérmicas tienden a enfriarlo. La quema de combustibles es exotérmica porque hay una liberación neta de energía., Cocinar un huevo es endotérmico porque hay una ingesta neta de energía para hacer que el huevo se cocine. La conclusión es que tanto las reacciones endotérmicas como las exotérmicas implican la ruptura de enlaces y, por lo tanto, ambas requieren energía para comenzar.

Tiene sentido que romper enlaces siempre requiere energía. Un enlace químico mantiene dos átomos juntos. Para romper el vínculo, tienes que luchar contra el vínculo, como estirar una banda elástica hasta que se rompa. Hacer esto requiere energía. Como analogía, piensa en los átomos como pelotas de baloncesto., Piense en el paisaje energético de los enlaces químicos como un terreno montañoso que las pelotas de baloncesto están rodando. Cuando dos bolas se colocan cerca de un agujero redondo, la gravedad las Tira hacia abajo hasta el fondo donde se encuentran y se detienen. Las dos bolas ahora permanecen juntas debido a la forma del agujero y la atracción de la gravedad. Esto es como el enlace químico que une átomos. Para alejar las bolas entre sí (para romper los lazos), tienes que enrollarlas en lados opuestos del agujero. Se necesita la energía de su mano empujando las bolas para conseguir que hasta los lados del agujero y lejos uno del otro., La energía que pones en el sistema para separar las bolas ahora se almacena como energía potencial en las bolas. Los átomos no ruedan literalmente arriba y abajo de las colinas, pero actúan como si se estuvieran moviendo en un paisaje de energía que es muy similar a las colinas reales.

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