Introducción

Las reacciones químicas, como las que se producen al encender el fósforo, implican cambios tanto de energía como de materia. Las sociedades de todos los niveles de desarrollo no podrían funcionar sin la energía liberada por las reacciones químicas. En 2012, cerca del 85 % del consumo energético de los Estados Unidos procedía de la combustión de productos petrolíferos, carbón, madera y basura. Utilizamos esta energía para producir electricidad (38 %); para transportar alimentos, materias primas, productos manufacturados y personas (27 %); para la producción industrial (21 %); y para calentar y alimentar nuestros hogares y empresas (10 %).¹ Si bien estas reacciones de combustión nos ayudan a satisfacer nuestras necesidades energéticas esenciales, la mayoría de la comunidad científica las reconoce asimismo como una de las causas principales del cambio climático global.

También existen formas útiles de energía a partir de diversas reacciones químicas distintas de la combustión. Por ejemplo, la energía producida por las baterías de un teléfono móvil, un auto o una linterna es el resultado de reacciones químicas. Este capítulo presenta muchas de las ideas básicas necesarias para explorar las relaciones entre los cambios químicos y la energía, centrándose en la energía térmica.

El enlace químico es simplemente otra forma de energía, y su fuerza se indica exactamente en las mismas unidades que cualquier otro proceso que implique energía, es decir, en julios (o kilojulios) -o, si se toma en base molar, en J/mol o kJ/mol. Todos los principios relativos a la energía que hemos examinado hasta ahora se aplican a las energías de los enlaces exactamente igual que a todas las demás formas de energía: es decir, la energía puede cambiar de forma o ser absorbida o liberada, pero no puede ser creada ni destruida. La energía de un enlace químico viene indicada por la entalpía de enlace, que por convención se considera como la energía necesaria para romper un enlace químico. La misma energía se libera cuando se forma un enlace químico. Dado que una reacción química implica la ruptura de algunos enlaces y la creación de otros, el cambio de entalpía de una reacción química puede estimarse analizando los enlaces que se rompen o que se forman durante la reacción. Aunque este procedimiento proporciona una estimación de la entalpía global, hay que tener en cuenta que un método mucho más preciso implica el uso de entalpías de formación; el hecho de que pueda haber diferencias significativas entre, por ejemplo, un enlace O-H en el agua y el del ácido acético explica la discrepancia en el cálculo de ΔH utilizando entalpías de enlace frente al uso de entalpías de formación.