Fundamentos Energéticos de las Reacciones Químicas y Procesos Redox

Aspectos Energéticos de las Reacciones Químicas

En cualquier transformación química, solo una parte de la energía implicada en el sistema es útil para producir un trabajo; algunos la llaman energía libre. Existe otra fracción que no se puede utilizar para producir un trabajo, sino que se transforma en calor, luz, etc., y que constituye la entropía.

Energía de Activación y Tipos de Reacciones

Todas las reacciones químicas requieren una energía inicial, denominada energía de activación, para poder romper los enlaces químicos que hay entre los átomos de los reactivos.

• Reacciones exergónicas: Aquellas en las que se libera energía.
• Reacciones endergónicas: Aquellas en las que es necesario aportar energía para que se lleven a cabo.

En las células, ambos tipos se realizan acoplados, de manera que la energía liberada en una reacción exergónica es utilizada por la reacción endergónica.

Fuentes de Energía en los Seres Vivos

Las plantas obtienen inicialmente la energía que necesitan a partir de la energía luminosa, mientras que los animales la obtienen de los enlaces de moléculas orgánicas que ingieren y transforman.

Transferencia Energética y Reacciones Redox

Las reacciones químicas son transformaciones energéticas en las cuales la energía almacenada en unos enlaces se transfiere a otros recién formados en moléculas diferentes. En estas reacciones, los electrones (e-) pasan de un nivel energético a otro de mayor o menor energía.

Conceptos Clave de Oxidación-Reducción

Con frecuencia, los electrones pasan de un átomo a otro o de una molécula a otra; estas reacciones se conocen como reacciones de oxidación-reducción (redox) y tienen gran importancia en los sistemas biológicos:

• Oxidación: Es la pérdida de algún electrón.
• Reducción: Es la ganancia de algún electrón.

También se puede decir que las sustancias se oxidan al ganar oxígeno (O) o al perder átomos de hidrógeno (H); en ambos casos se da una pérdida de electrones. La oxidación y la reducción se realizan simultáneamente, de modo que una sustancia se oxida y otra se reduce; por lo tanto, hablaremos de parejas de óxido-reducción.

Relación entre Oxidación y Contenido Energético

Las reacciones de oxidación-reducción pueden afectar a un electrón solitario, pero con frecuencia, el electrón va acompañado de un protón formando un átomo de hidrógeno. En este caso, la oxidación implica la pérdida de átomos de hidrógeno y la reducción la ganancia de los mismos.

Existe una relación directa entre el grado de oxidación de un compuesto orgánico y su contenido energético: cuanto más reducido está un compuesto, mayor cantidad de energía contiene, y cuanto más oxidado se halla, menor cantidad de energía tiene.