La vida química: Energía de activación, productos cinéticos y termodinámicos

Hace mucho que se me ocurrió agregar una nueva categoría a este blog, pero nunca tomé la iniciativa… acá esta el primer post acerca de las analogías de la vida cotidiana con la química, espero que les parezca interesante!

El otro día estaba yendo a la facu haciendo el mismísimo recorrido de todos los días: en tren hasta Belgrano, y de ahí me tomo el 107 hasta ciudad. Resulta que el colectivo tenía dos filas de 1 asiento cada una a los costados y el pasillo libre bastante ancho.

El primer asiento de la fila estaba mirando hacia atrás y los siguientes hacia adelante, dejando un espacio suficientemente grande como para estirar bien las piernas si se sentara una sola persona (Ver foto).

Cuando me subí, había una mujer sentada en el segundo asiento, y viajar de espaldas no me gusta mucho porque me marea un poco, así que me senté en el tercero en esa fila.

En la parada siguiente, la chica que estaba adelante mío se levantó y se bajo del colectivo, quedando ese asiento libre… ese asiento que le permite a uno estirar las piernas hacia adelante sin entorpecer el pasillo…

En seguida me vino a la cabeza el concepto de Energía de Activación y se me ocurrió escribir esto. Para hacerla sencilla y saber a lo que apunto: Energía de Activación = Fiaca.

Para que una reacción ocurra, muchas veces no basta con mezclar los reactivos y mirar. A veces hay que calentar la mezcla para ver algún cambio.

La química, como todos nosotros en la escuela secundaria, sigue la ley del mínimo esfuerzo, y trata siempre de hacer las cosas más fáciles, tratando de estar en estados de mínima energía.

Esto quiere decir que si un sistema puede estar de dos formas distintas, va a tratar de estar en el que le cueste menos trabajo mantenerse de esa forma.

Ahora, a veces pasar de una forma a otra le cuesta muchísimo. Tanto que quizás nunca lo logre (a pesar de que la forma final sea de menor energía que la inicial).

Dicho de una forma un poco más correcta, una sistema evoluciona para llegar a una situación estable, donde sea mínima la energía del sistema. Pero para cambiar de estado, generalmente necesita energía para que ocurra algún cambio.

Supongamos que queremos hacer una reacción entre dos sutancias A₂ y B₂, para dar un nuevo compuesto AB. Si las moléculas no tienen suficiente energía como para que choquen entre sí y se rompan los enlaces A-A y B-B, entonces nunca veriamos un cambio.

Esta energía que se necesita para iniciar la reacción se llama Energía de Activación, que precisamente como dice el nombre, es para “activar” la reacción, para iniciarla.

Una vez que el sistema alcanza esta Energía, entonces la reacción comienza, y pueden pasar dos cosas, volver al estado anterior, o cambiar completamente.

Imagínense una pelota justo en la cima de un techo a dos aguas (V invertida), la pelota jamás se va a quedar ahí, se va a caer hacia un lado o al otro.

Como dije antes, el sistema va a tratar de estar en un estado de mínima energía, por lo tanto, si los productos son energéticamente más favorables (esto es, con menos energía), el sistema evoluciona hacia productos (la pelotita se cae hacia la derecha del techo), pero si llegar a los productos involucra tener más energía, esto no sucede, y la reacción vuelve a los reactivos (la pelotita cae hacia la izquierda del techo).

Se dice que un producto es termodinámico si es justamente el de mínima energía, y un producto cinético es aquel que se forma en una reacción donde no se alcanza el estado de mínima energía, sino una situación intermedia: de menor energía que los reactivos, pero de mayor energía que otros posibles productos.

Volviendo al viaje en el colectivo, cuando me subí habían 2 asientos libres, el primero (mirando hacia atrás) y el tercero (mirando hacia adelante). Si vemos mi viaje como una reacción, y considerando que el estado de mínima energía es aquel donde voy sentado con las piernas estiradas (es realmente cómodo), los productos cinéticos y termodinámicos serían los siguientes:

• Sentarme en el primer asiento mirando hacia atrás
• Sentarme en el tercer asiento mirando hacia adelante
• Sentarme en el segundo asiento mirando hacia adelante.

1. El producto termodinámico aquí sería la tercera opción, ya que podriá estirar las piernas tranquilamente sin molestar a nadie, y estaría mirando hacia adelante por lo que no me marearía. Pero para esto debería pedirle a la persona que esta ahí sentada que se levante, y eso requiere de una energía de activación ENORME, por lo que jamás sucedería. (Digamos, no da pedirle a una persona que me deje su asiento porque me parece más cómodo que todos los otros del colectivo).

2. Después tenemos la primera opción, sentarme en el primer asiento mirando hacia atrás. Por la situación de mareo que ésto me provocaría, prefiero ir parado y apoyado sobre la “pared” del colectivo mirando hacia adelante, por lo que sentarme ahí sería “aumentar mi energía”, algo completamente desfavorable.

3. Por lo tanto, me senté en el tercer asiento, y esto sería el producto cinético, porque fue lo primero que hice y llegué a un estado de menor energía que cuando me subí (estar sentado con las rodillas flexionadas involucra menos energía que estar parado).

Como dije antes, la señora que estaba adelante mio se levantó y se bajó del colectivo en la parada siguiente… CHAN! Ahora queda libre el camino para llegar al producto termodinámico!

Que paso? Me quedé donde estaba. Resulta que ese día no estaba con todas las pilas, y una vez que me senté ya no me quería parar.

Pararme y cambiar de asiento requeriría una “Energía de Activación” enorme comparada con la energía que yo tenía en ese momento. Entonces aca tenemos la explicación de cómo se pueden lograr productos cinéticos y no siempre se llega al estado de mínima energía.

Para llegar al segundo asiento con las piernas estiradas (muy cómodo), primero debía pararme y dar dos pasos hacia adelante. Y en ese momento por mas triste que parezca, no tenía ganas de levantarme.

Así es muchach@s, la vida y la química están MUY relacionadas!!!