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¿Qué es la combustión?

Do Do Ree Doo Faa Mii.. Do Do Ree Doo Sool Faa..

¡Un año!

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¡El primer año de moles de química! Sí, sí, habéis leído bien. ¡Justo hoy viernes es el primer cumpleaños de este blog! Un blog que nació con muchísima ilusión y que está creciendo con ganas de seguir divulgando ciencia allá por donde las redes conectan a unas personas con otras. ¡Ah! ¡Por supuesto! Este blog está muy bien nutrido con vuestros comentarios y con vuestras visitas, con los links que lo mencionan a través de las distintas redes sociales y con cada pareja de ojitos que leen sus líneas en cualquier parte del mundo.

¡Muchas gracias a todos! ¡De buen químico es ser agradecido!

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¿Y cómo lo podemos celebrar? ¡Con más Química!

¡Con la Química de la combustión!

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Las tartas de cumpleaños suelen tener en su parte superior, colocadas con gran esmero, una serie de velas encendidas con una llama en su parte superior que el cumpleañero debe soplar antes de proceder a hincar el diente. Pero… ¿Qué es lo que está sucediendo en esas velas que coronan la tarta? ¡Nada más y nada menos que una combustión!

La combustión es la reacción química que tiene lugar entre:

Un comburente:

oxígeno (O2)

+

Un combustible:

sólido (carbón, madera…), líquido (gasóleo, gasolina, queroseno, alcohol…) o gas (propano, butano…)

Veamos, a modo de ejemplo, la combustión de un hidrocarburo típico como el butano, empleado frecuentemente como combustible en las bombonas naranjas que nos permiten degustar las ricas comidas de la abuela:

C4H10  +  13/2 O2  →  4 CO2  +  5 H2O

Vamos a ir poco a poco investigando esta reacción para llegar así a las conclusiones más importantes:

1. Como podemos observar, la reacción química entre el hidrocarburo y el oxígeno permite obtener como productos de reacción dióxido de carbono y agua. Los combustibles que contengan otro tipo de átomos, como por ejemplo nitrógeno o azufre, generarán a su vez los correspondientes óxidos en sus combustiones.

2. ¿Óxidos? ¡Anda! Observemos con detenimiento. ¡Los números de oxidación de los reactivos han cambiado! El carbono ha aumentado su número de oxidación mientras que el oxígeno lo ha reducido. Por lo tanto, podemos afirmar que las combustiones son reacciones redox en las que el oxidante es el comburente (el oxígeno), el cual se reduce, y el reductor es el combustible, el cual se oxida por la acción del oxígeno.

3. Ahora pongámonos en situación. ¿Qué ocurre cuándo encendemos las velas? ¡Que si no quitamos el dedo rápido nos abrasa! Las combustiones son un tipo de reacciones en las cuales siempre se produce un desprendimiento de energía: son siempre exotérmicas y por lo tanto su entalpía de reacción es negativa (ΔHC<0). De este modo, podemos afirmar que los reactivos tienen mayor energía que los productos. Esa diferencia de energía es liberada a lo largo de la combustión. Concretamente, la entalpía estándar de combustión para el butano es de -2879.2 kJ/mol (ΔHºC=-2879.2 kJ/mol). Esto quiere decir que un mol de butano, 58 gramos aproximadamente, liberan 2879.2 kJ cuando se queman en condiciones estándar: temperatura de 0 ºC (273.15 K) y presión de 105 Pascales.

4. Fíjate en el centro de la ecuación estequiométrica de la combustión. El sentido de la flecha de la reacción es hacia la derecha, hacia los productos. Las combustiones son reacciones irreversibles. Los reactivos reaccionan entre sí para dar lugar a unos productos, los cuales no pueden convertirse de nuevo en esos reactivos por dicha vía.

Los derivados del petróleo que introducimos en nuestros coches gracias a las gasolineras permiten poder tomar fotos como ésta. Imagen tomada en Herald Ave, Coventry, durante mi presente estancia investigadora en la Universidad de Warwick.

Acuérdate de una combustión muy importante: ¡la combustión celular! En nuestro interior se produce CO2 y H2O a partir del oxígeno del aire y de la glucosa. La respiración celular nos permite obtener energía a partir de los nutrientes que ingerimos, siendo degradados para que liberen la energía que contienen y que pueda ser así aprovechada por nosotros. Visto de una forma general podemos afirmar que se resume en la siguiente ecuación

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

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Nota: Lo que sucede en una vela es lo siguiente: el hilo que vemos, la mecha, está impregnado de la cera, usualmente una parafina. Cuando se enciende la vela con un mechero o cerilla se consigue fundir la cera más cercana. Esta cera, la parafina ya fundida, llega hasta el extremo de la mecha por capilaridad y se vaporiza debido a la temperatura que en ella se alcanza. Ese vapor, en contacto con el oxígeno atmosférico, es el que produce la combustión en una vela. 

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