REACCIONES DE COMBUSTIÓN
Dentro de las reacciones químicas hay un tipo llamado “reacciones de combustión”.
Una reacción de combustión es una reacción de oxidación rápida en la que se libera energía luminosa y calorífica.
Los procesos de combustión y de oxidación tienen algo en común: la unión de una sustancia con el oxígeno. La única diferencia es la velocidad con que el proceso tiene lugar. Así, cuando el proceso de unión con el oxígeno 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 oxidación. Si el proceso es rápido y va acompañado de un gran aumento de temperatura y en ocasiones de emisión de luz (llama), recibe el nombre decombustión.
Ésta consiste en una combinación química con el oxígeno de la atmósfera para dar dióxido de carbono y agua. Se obtiene una gran cantidad de energía que se utiliza con fines industriales y domésticos.
Un ejemplo de reacción de combustión puede ser la del metano (gas natural):
metano + oxígeno dióxido de carbono + agua + energía
CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O + 890 kJ/mol
Las reacciones químicas implicadas en la combustión no suelen, al contrario de lo que sucede en la oxidación, producirse de forma espontánea. Una fuga de gas puede permanecer un tiempo considerable sin que se produzca reacción alguna, pues es necesario un iniciador, como puede ser el contacto con una llama o chispa accidental, para que la combustión de comienzo.
Normalmente se requiere un aporte continuo de calor hasta que en un punto del material se alcanza la temperatura de inflamación y se produce la ignición. Una vez iniciada, la combustión se autoalimenta debido al carácter exotérmico de las reacciones de oxidación, generando calor y transmitiéndolo a otras partes del mismo combustible.
Aunque poco frecuente, la combustión espontánea puede darse si un cuerpo se oxida fácilmente y disipa muy mal el calor generado en la oxidación, de manera que aumenta gradualmente su temperatura hasta alcanzar el punto de inflamación.
Bajo determinadas condiciones de presión y temperatura, la combustión de ciertas sustancias puede ser extremadamente rápida, generando grandes cantidades de energía calorífica y de gases que se expanden y que pueden hacer estallar el recipiente que los contiene. En este hecho se fundamentan los explosivos.
Oxidación
La oxidación es una reacción química donde un metal o un no metal cede electrones, y por tanto aumenta su estado de oxidación. La reacción química opuesta a la oxidación se conoce como reducción, es decir cuando una especie química acepta electrones. Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir, cuando una sustancia se oxida, siempre es por la acción de otra que se reduce. Una cede electrones y la otra los acepta. Por esta razón, se prefiere el término general de reacciones redox. La propia vida es un fenómeno redox. El oxígeno es el mejor oxidante que existe debido a que la molécula es poco reactiva (por su doble enlace) y sin embargo es muy electronegativo, casi como el flúor.
La sustancia más oxidante que existe es el catión KrF+ porque fácilmente forma Kr y F+. Entre varias sustancias con el mismo estado de oxidación; la capacidad oxidante difiere grandemente según el ligante Así el -CF3 tiene una electronegatividad (el C) similar a la del cloro (3,1) mucho mayor que por ejemplo -CBr3, aunque ambos tengan el mismo número de oxidación. Las propiedades del HBrO3 son muy diferentes a la del BrF5 éste último es mucho más oxidante aunque ambos tengan la misma valencia.
Si el elemento está como grupo neutro o estado catiónico: KrF2 tiene una EN menor que el KrF+ aunque formalmente tengan el mismo número de oxidación. Así el MnF3 el MnF4(-1) y el MnF2(+1) todos con el mismo número de oxidación tienen EN diferentes.
Las sustancias oxidantes más usuales son el permanganato potásico (KMnO4), el dicromato de potasio (K2Cr2O7), el agua oxigenada (H2O2), el ácido nítrico (HNO3), los hipohalitos y los halatos (por ejemplo el hipoclorito sódico (NaClO) muy oxidante en medio alcalino y el bromato potásico (KBrO3)). El ozono (O3) es un oxidante muy enérgico:
- Br(-1) + O3 = BrO3(-1)
El nombre de "oxidación" proviene de que en la mayoría de estas reacciones, la transferencia de electrones se da mediante la adquisición de átomos de oxígeno (cesión de electrones) o viceversa. Sin embargo, la oxidación y la reducción puede darse sin que haya intercambio de oxígeno de por medio, por ejemplo, la oxidación de yoduro de sodio a yodo mediante la reducción de cloro a cloruro de sodio:
- 2NaI + Cl2 → I2 + 2NaCl
Esta puede desglosarse en sus dos hemireacciones correspondientes:
- 2 I-1 ←→ I2 + 2 e-
- Cl2 + 2 e- ←→ 2 Cl-1
En estas dos ecuaciones queda explícita la transferencia de electrones. Si se suman las dos ecuaciones anteriores, se obtiene la primera.
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