8.2. Reacciones de combustión

Las reacciones de combustión son reacciones de oxidación en las que una sustancia (combustible) reacciona con oxígeno de forma violenta, desprendiendo tanta energía que llega a producir llama. Los combustibles más utilizados son derivados del petróleo, formados fundamentalmente por carbono e hidrógeno. Así, la ecuación química de la combustión de hidrocarburos es:

Si no queremos aprendernos esta fórmula de memoria, cuando estemos ante una combustión de hidrocarburos hay que recordar que el hidrocarburo se combina con oxígeno para dar dióxido de carbono y agua. Posteriormente se ajustaría la reacción como ya hemos estudiado en la unidad anterior.

Las reacciones de combustión de hidrocarburos destacan en la actualidad en calefacción de edificios y automoción. Los hidrocarburos más empleados son:

• Gas natural. Combustible fósil formado por un 80% de metano, un 12% de etano y otros hidrocarburos ligeros.

• Gasolina. Es una fracción de petróleo compuesta por hidrocarburos de seis a nueve átomos de carbono. Se caracteriza por su índice de octano.

• Gasóleo. Se trata de una fracción del petróleo más pesada que la gasolina, formada por hidrocarburos desde nueve a veinte átomos de carbono.

Los calores de combustión de los hidrocarburos más importantes son:

El octano es el hidrocarburo más representativo de la gasolina, y el hexadecano del gasóleo.

Son importantes tanto a nivel biológico como a nivel industrial:

• Aplicaciones en automoción

La mayoría de los vehículos utilizan el motor de cuatro tiempos, que constan de cilindros en cuyo interior se forma una mezcla de combustible y aire, cuya reacción de combustión libera energía de forma explosiva moviendo un pistón que, a través de un sistema de transmisión, transmite el movimiento a un eje que hace girar las ruedas.

Las centrales térmicas pueden ser de varios tipos en función del combustible utilizado. Pueden ser de carbón, fueloil, gas natural o mixtas. En cualquier caso, emiten CO₂ a la atmósfera.

• Respiración celular

La respiración celular consiste en la liberación de energía controlada a partir de compuestos de carbono presentes en las células. La respiración puede ser:

• Aerobia. Tienen lugar en presencia de oxígeno y dan lugar a CO₂ y H₂O. Se da en células eucariotas y muchas procariotas.

• Anaerobia. Tienen lugar en ausencia de oxígeno. Es exclusiva de algunas bacterias.

La reacción química global de las reacciones aerobias es una reacción de combustión. La reacción de combustión de la glucosa es:

El CO₂ desprendido en las reacciones de combustión tiene unas características que lo diferencian de otros gases en cuanto a permeabilidad de la radiación. Se ha demostrado que la atmósfera actúa como un cristal casi transparente a la radiación visible procedente del Sol, pero opaco a la radiación IR. Del mismo modo que la atmósfera no deja pasar la radiación IR procedente del Sol, tampoco deja escapar la radiación IR que se produce por el calentamiento de la superficie terrestre. Esa permeabilidad se debe a la presencia de los gases presentes en la atmósfera, como puede observarse en la siguiente imagen:

Puede observarse que el H₂O y el CO₂ actúan como filtros ante ciertas frecuencias de radiación IR. Es por ello que un incremento en el CO₂ presente en la atmósfera, como consecuencia de la combustión de compuestos de carbono mineral (es decir, que no está en circulación), hace que ese filtro sea más intenso, evitando dejar escapar la radiación generada por calentamiento de la superficie.

Estas evidencias científicas tienen relación con el incremento gradual de temperatura que ha tenido lugar desde la revolución industrial (1760-1840).

Para paliar estas consecuencias se han celebrado diversas cumbres sobre el clima, la última en Paris de 2015, donde se pone de manifiesto el compromiso de los estados para que la mejora tecnológica esté ligada a la reducción de emisiones.