Page 261 - Quimica - Undécima Edición

6.1 Naturaleza y tipos de energía 231

odas las reacciones químicas obedecen a dos leyes fundamentales: la ley de la conservación de
Tla masa y la ley de la conservación de la energía. En el capítulo 3 estudiamos las relaciones
de masa entre reactivos y productos; en el presente capítulo analizaremos los cambios energéticos
que acompañan a las reacciones químicas.

6.1 Naturaleza y tipos de energía

A pesar de que representa un concepto muy abstracto, “energía ” es un término bastante
utilizado. Por ejemplo, cuando nos sentimos cansados, solemos decir que no tenemos
energía; es común que leamos sobre la búsqueda de alternativas a fuentes de energía no
renovables. A diferencia de la materia, la energía se reconoce por sus efectos. No puede
verse, tocarse, olerse o pesarse.
La energía generalmente se defi ne como la capacidad para efectuar un trabajo. En
el capítulo 5 defi nimos trabajo como “fuerza 3 distancia”, pero más adelante veremos
que hay otros tipos de trabajo. Todas las formas de energía son capaces de efectuar un
trabajo (es decir, ejercer una fuerza a lo largo de una distancia), pero no todas ellas tienen
la misma importancia para la química. Por ejemplo, es posible aprovechar la energía
contenida en las olas para realizar un trabajo útil, pero es mínima la relación entre la
química y las olas. Los químicos defi nen trabajo como el cambio directo de energía que
resulta de un proceso. La energía cinética , energía producida por un objeto en movimien- En el capítulo 5 se introdujo el con-
to, es una de las formas de energía que para los químicos tiene gran interés. Otras son la cepto de la “energía cinética” (página
energía radiante , la energía térmica, la energía química y la energía potencial. 202).
La energía radiante, o energía solar, proviene del Sol y es la principal fuente de
energía de la Tierra. La energía solar calienta la atmósfera y la superfi cie terrestre, esti-
mula el crecimiento de la vegetación a través de un proceso conocido como fotosíntesis ,
e infl uye sobre los patrones globales del clima.
La energía térmica es la energía asociada al movimiento aleatorio de los átomos y
las moléculas. En general, la energía térmica se calcula a partir de mediciones de tempe-
ratura. Cuanto más vigoroso sea el movimiento de los átomos y de las moléculas en una
muestra de materia, estará más caliente y su energía térmica será mayor. Sin embargo, es
necesario distinguir con claridad entre energía térmica y temperatura. Una taza de café a
708C tiene mayor temperatura que una tina llena con agua caliente a 408C, pero en la
tina se almacena mucha más energía térmica porque tiene un volumen y una masa mucho
mayor que la taza de café, y por lo tanto, más moléculas de agua y mayor movimiento
molecular.
La energía química es una forma de energía que se almacena en las unidades es-
tructurales de las sustancias; esta cantidad se determina por el tipo y arreglo de los átomos
que constituyen cada sustancia. Cuando las sustancias participan en una reacción química,
la energía química se libera, almacena o se convierte en otras formas de energía.
La energía potencial es la energía disponible en función de la posición de un objeto.
Por ejemplo, debido a su altitud, una piedra en la cima de una colina tiene mayor energía
potencial y al caer en el agua salpicará más que una piedra semejante que se encuentre
en la parte baja de la colina. La energía química se considera un tipo de energía potencial
porque se relaciona con la posición relativa y el arreglo de los átomos en una sustancia
determinada.
Todas las formas de energía se pueden convertir (al menos en principio) unas en otras.
Cuando estamos bajo la luz solar sentimos calor porque en la piel la energía radiante se
convierte en energía térmica. Cuando hacemos ejercicio, la energía química almacenada
en el cuerpo se utiliza para producir energía cinética. Cuando una pelota empieza a rodar A medida que el agua cae de la pre-
cuesta abajo, su energía potencial se transforma en energía cinética. Sin duda, existen sa, su energía potencial se convierte
muchos otros ejemplos. Los científi cos han concluido que, aun cuando la energía se pre- en energía cinética. Esta energía se
utiliza para generar electricidad y se
senta en diferentes formas interconvertibles entre sí, ésta no se destruye ni se crea. Cuando
denomina energía hidroeléctrica.
desaparece una forma de energía debe aparecer otra (de igual magnitud), y viceversa. Este
principio se resume en la ley de la conservación de la energía : la energía total del uni-
verso permanece constante.