Todos los cambios y transformaciones que ocurren en la materia están acompañados por cambios en la energía. En términos sencillos la energía se define como la capacidad que posee un cuerpo para producir trabajo.
¿Como se relaciona la Química y la Energía?
Hasta la mitad del siglo XIX, la madera fue la principal fuente de energía. Más tarde el carbón tomó su lugar y solo a comienzos del siglo XX hizo su aparición el petróleo. Sin embargo, la gran demanda de este producto está llevando al agotamiento de las fuentes convencionales y se estima que se puede presentar una crisis a mediados del siglo XXI. Por esta razón, actualmente, los científicos han encaminado sus esfuerzos hacia el desarrollo de fuentes alternativas de energía.
Energía eléctrica
La química ha creado nuevos materiales capaces de conducir la corriente eléctrica en forma más eficiente para usarla en instrumentos tan diversos como marcapasos, herramientas portátiles, cámaras fotográficas, etc.
Celdas de combustión
Una forma alternativa de transformar la energía química en electricidad, es la oxidación directa del combustible en una celda de combustión. Este dispositivo puede duplicar la eficiencia energética, en comparación con la obtenida por motores y en las plantas termoeléctricas.
En la celda de combustión, el combustible sufre un proceso electroquímico. Este no genera óxidos de nitrógeno que son contaminantes atmosféricos y no pierde el agua que se genera en la combustión.
Energía nuclear
Existen dos formas de producir energía a través de las reacciones nucleares: la fisión y la fusión. La fisión se produce por un proceso inducido por neutrones con ruptura de núcleos pesados y la fusión implica la unión de núcleos ligeros, principal fuente de la energía solar (figura 32). El método de fusión produce cantidades moderadas de desechos radiactivos y su desarrollo permanece aún en la etapa de investigación.
La energía nuclear tiene múltiples aplicaciones: en la obtención de energía eléctrica, el tratamiento de enfermedades, la conservación de alimentos, los procesos industriales y agrícolas, entre otros.
Generación de corriente por energía solar
La energía solar puede ser convertida en electricidad, sin el impacto negativo que tiene el uso de los combustibles fósiles sobre el ambiente. El uso de celdas y páneles permite convertir la energía solar en electricidad. Sin embargo, su aplicación masiva aún está en estudio debido a su alto costo y escasa eficiencia.
Ley de la conservación de la materia y la energía
En todos los procesos que se dan en la naturaleza se cumple el principio de la conservación de la energía, que se enuncia así: en toda transformación energética, la energía emitida es igual a la energía absorbida. Este principio indica que, cuando un cuerpo cede energía a otro cuerpo, la cantidad de energía cedida por el primero es igual a la ganada por el segundo. Por ejemplo, la energía eléctrica que recibe un bombillo es igual a la suma de las energías luminosa y calórica emitidas por ese bombillo. Sin embargo, la conservación de la energía es cuantitativa, o sea que su valor numérico es igual antes y después de que haya ocurrido una transformación energética; pero no se conserva cualitativamente, es decir, se degrada después de cada transformación.
En lo que corresponde al estudio de la química, las reacciones químicas siempre están acompañadas de cambios de energía, pero únicamente en las reacciones nucleares que envuelven enormes cantidades de energía, se vuelve significativa la cantidad de materia que se convierte en energía. Los cambios en la masa que ocurren en las reacciones químicas ordinarias son tan pequeños que no representan un cambio importante o que se puedan medir con facilidad. Este hecho permite la siguiente generalización: en las reacciones químicas ordinarias, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos.
