Reacciones de combustion

REACCIONES DE COMBUSTION Dentro de las reacciones quimicas hay un tipo llamado “reacciones de combustion”. Una reaccion de combustion es una reaccion de oxidacion rapida en la que se libera energia luminosa y calorifica. Los procesos de combustion y de oxidacion tienen algo en comun: la union de una sustancia con el oxigeno. La unica diferencia es la velocidad con que el proceso tiene lugar. Asi, cuando el proceso de union con el oxigeno es lo bastante lento como para que el calor desprendido durante el mismo se disipe en el ambiente sin calentar apreciablemente el cuerpo, se habla de oxidacion.

Si el proceso es rapido y va acompanado de un gran aumento de temperatura y en ocasiones de emision de luz (llama), recibe el nombre de combustion. Esta consiste en una combinacion quimica con el oxigeno de la atmosfera para dar dioxido de carbono y agua. Se obtiene una gran cantidad de energia que se utiliza con fines industriales y domesticos. Un ejemplo de reaccion de combustion puede ser la del metano (gas natural): metano + oxigeno dioxido de carbono + agua + energia CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O + 890 kJ/mol

Las reacciones quimicas implicadas en la combustion no suelen, al contrario de lo que sucede en la oxidacion, producirse de forma espontanea. Una fuga de gas puede permanecer un tiempo considerable sin que se produzca reaccion alguna, pues es necesario un iniciador, como puede ser el contacto con una llama o chispa accidental, para que la combustion de comienzo. Normalmente se requiere un aporte continuo de calor hasta que en un punto del material se alcanza la temperatura de inflamacion y se produce la ignicion.

Una vez iniciada, la combustion se autoalimenta debido al caracter exotermico de las reacciones de oxidacion, generando calor y transmitiendolo a otras partes del mismo combustible. Aunque poco frecuente, la combustion espontanea puede darse si un cuerpo se oxida facilmente y disipa muy mal el calor generado en la oxidacion, de manera que aumenta gradualmente su temperatura hasta alcanzar el punto de inflamacion.

Bajo determinadas condiciones de presion y temperatura, la combustion de ciertas sustancias puede ser extremadamente rapida, generando grandes cantidades de energia calorifica y de gases que se expanden y que pueden hacer estallar el recipiente que los contiene. En este hecho se fundamentan los explosivos. APLICACIONES Las aplicaciones de las reacciones de combustion son muy diversas. Pero las mas importantes son las que se describen a continuacion: * La combustion en los seres vivos.

Los trabajos de Priestley y Lavoisier, llevados a cabo a finales del siglo XVIII, permitieron conocer que el mantenimiento de la vida en los seres vivos era posible gracias a reacciones internas de combustion que suministran la energia necesaria para mantener la actividad del organismo y, en el caso de animales de sangre caliente, la temperatura del propio cuerpo, venciendo el desequilibrio entre esta y la del medio liquido o gaseoso que les rodea. En ambos procesos el aire que se respira produce la oxidacion del carbono y el hidrogeno contenidos en la sangre, procedentes de la digestion de los alimentos ingeridos.

Si se realiza la combustion de esos alimentos en un laboratorio, se observa que se desprende una cantidad de energia superior a la generada por su oxidacion en el organismo, si bien los productos finales son los mismos: dioxido de carbono y agua. Esa perdida de energia aprovechable en el proceso respiratorio se debe a que su cadena de reacciones es muy distinta a la de una combustion ordinaria, que lleva implicita la formacion de llama, evidentemente inexistente en la oxidacion biologica, que debe verificarse dentro de los limites impuestos por las condiciones vitales del organismo. Fuentes de energia. Entre los compuestos de carbono e hidrogeno, los mas utilizados como fuente de energia son: el carbon, el gas natural y los productos derivados del petroleo. Para que su combustion sea completa, se requiere que la cantidad de aire utilizado en la misma tenga el oxigeno necesario que permita transformar todo el hidrogeno en agua y el carbono en dioxido de carbono. Si la cantidad de oxigeno empleado es inferior, la combustion se denomina incompleta y se caracteriza por la presencia de cuerpos no totalmente oxidados, como el venenoso monoxido de carbono.

Tal es el caso de los gases que desprenden los automoviles, que contienen entre el 1% y el 8% de dicho gas, lo que representa un peligro potencial en calles estrechas o garajes mal ventilados. Cuando el aire utilizado en la combustion contiene mayor cantidad de oxigeno que la necesaria, el rendimiento disminuye, al utilizar parte de su calor para elevar la temperatura de una masa superior de aire que no contribuye en nada a la energia liberada. EFECTOS AMBIENTALES Uno de los efectos mas importantes y, por desgracia, mas comunes de la combustion es la contaminacion del aire.

Esta contaminacion consiste en la presencia en la atmosfera de una o varias sustancias en tales concentraciones que puedan originar riesgos, danos o molestias a las personas y al resto de seres vivos, perjuicios a los bienes o cambios de clima. * Los oxidos de azufre, SO2 y SO3, son los agentes contaminantes mas habituales en el aire. Proceden de la combustion de los combustibles utilizados en la industria y en la calefaccion domestica. El principal peligro que representan son las reacciones quimicas a las que dan lugar en condiciones de humedad:

SO2 + H2O H2SO3 SO3 + H2O H2SO4 A fin de reducir las emisiones de oxidos de azufre, es preciso eliminar el azufre presente en los combustibles antes de proceder a su combustion. Si ya se ha producido esta, hay que reducir en los gases de emision los oxidos de azufre a azufre, el cual puede ser comercializado posteriormente. Los oxidos de nitrogeno se encuentran entre los gases emitidos por los tubos de escape de los vehiculos a motor. Se eliminan instalando un catalizador en el tubo de escape.

Al igual que los oxidos de azufre, los oxidos de nitrogeno reaccionan con el agua que existe en la atmosfera y dan lugar a dos sustancias acidas: N2O5 + H2O HNO3 N2O3 + H2O HNO2 Todas estas sustancias acidas forman lo que se ha denominado “lluvia acida”, que destruye bosques, lagos de escasa profundidad y monumentos. En la decada de los 80 fue cuando la gente comenzo a darse cuenta de que los bosques de Europa, Escandinavia y Norteamerica enfermaban y morian marcados por la lluvia acida. En todo el mundo, los rios se contaminaban con los productos quimicos de la industria.

En areas deltaicas situadas a bajo nivel, como Bangladesh, las inundaciones originadas por la deforestacion del Himalaya, a miles de kilometros al norte, provocaron la muerte de miles de personas y arrojaron de sus casas a decenas de miles de damnificados. En el Caribe y en el Pacifico, las tormentas que antes azotaban estas zonas cada cien anos empezaron a causar destrozos cada dos o tres anos. * El dioxido de carbono se origina de la combustion de los compuestos organicos e incide en el recalentamiento de la atmosfera, fenomeno conocido como “efecto invernadero”.

Las plantas toman dioxido de carbono del aire mediante la fotosintesis y los seres vivos lo expulsan a la atmosfera en la respiracion. Durante millones de anos, estos procesos han mantenido en equilibrio la cantidad de dioxido de carbono en la atmosfera. Sin embargo, este equilibrio se ha roto, por la masiva emision de dioxido de carbono procedente de las reacciones de combustion de los combustibles fosiles y porque en muchas zonas del planeta la vegetacion ha sido destruida en los ultimos anos. Este exceso de dioxido de carbono en la atmosfera actua como una pantalla sobre la Tierra, que evita que la energia pueda escapar.

La luz visible que llega a la Tierra desde el Sol pierde energia al atravesar la atmosfera terrestre y se transforma en radiacion infrarroja. El dioxido de carbono absorbe esta radiacion, impidiendo que escape de nuevo al espacio. Este efecto (efecto invernadero) es el responsable de que el hielo de las zonas polares se funda y del aumento de la temperatura media del planeta. GASES QUE CONTRIBUYEN AL EFECTO INVERNADERO TIPO DE GAS CONCENTRACION ACTUAL CONTRIBUCION EN ? C Vapor de agua Entre 0 y 4% 20. 6 Dioxido de carbono 360 ppm2 7. 2 Ozono 0. 03 ppm 2. 4 Oxido de nitrogeno 0. 3 ppm 1. 4 Metano 1. 7 ppm 0. 8 Otros1 2 ppm 0. 6 Notas: 1CFC sobre todo 2Partes por millon Datos de 2001 * Otros tipos de contaminacion provocada por la combustion: Monoxido de carbono – Es un gas incoloro, inodoro e insipido producido cuando el carbon, el petroleo o el gas arden con poco oxigeno. Reacciona con la hemoglobina de la sangre reemplazando al oxigeno impidiendo que llegue a las celulas, por consecuencia, es muy toxico. Sus principales efectos son: Al ser su afinidad con la hemoglobina 250 veces mayor que la del oxigeno forma carboxihemoglobina, disminuyendo la cantidad de oxigeno que llega a los tejidos y actuando como agente asfixiante.

Los efectos son mas pronunciados e intensos en los fumadores y en las personas con problemas cardiacos. Los sintomas tipicos son mareos, dolor de cabeza concentrado, nauseas, sonoridad en los oidos y latidos intensos del corazon. La exposicion a altas concentraciones puede tener efectos graves permanentes y, en algunos casos, puede producir la muerte. Hidrocarburos aromaticos – No todos los componentes de la gasolina se queman en los motores de los coches. Algunos hidrocarburos escapan a la atmosfera y producen danos en los seres vivos.

Particulas de la combustion – Incluyen una gama muy amplia de particulas quimicas y fisicas, incluyendo gotas de liquido. Afectan al funcionamiento de los pulmones. Las particulas mas pequenas (micrometricas) presentan el mayor riesgo, ya que son inhaladas mas profundamente en los pulmones. BIBLIOGRAFIA * Fisica y quimica 4? ESO. Ed. Oxford * Decada 1980-1990. Ed. Difusora Internacional * Los temas y sus protagonistas 2001. Ed. Difusora Internacional * www. atexport. com *

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