Imagínate sentado frente a una fogata. Un olor a humo flota en el aire mientras una olla de sopa hierve a fuego lento sobre la llama abierta. Mientras observa las lenguas anaranjadas parpadeantes, puede preguntarse: ¿Por qué los troncos de madera están ardiendo, pero la olla de metal no?
La razón por la que algunas cosas se incendian y otras no se reduce a sus enlaces químicos y la energía que se necesitaría para cambiar o romper esos enlaces.
Pero primero, aquí hay una introducción al fuego mismo. El fuego necesita algunas cosas para existir: oxígeno, calor y combustible.
El oxígeno es un gas que está en el aire. El calor se puede generar con la fricción, como cuando se enciende una cerilla, o se puede generar de otras formas, como la caída de un rayo. El combustible es lo que se quema: en general, esto puede ser cualquier cosa compuesta de material orgánico, dijo a Live Science Carl Brozek, químico de la Universidad de Oregón. En este caso, «orgánico» se refiere a moléculas que están formadas principalmente por enlaces carbono-hidrógeno y, a veces, incluyen oxígeno u otros átomoscomo fósforo o nitrógeno.
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Específicamente, la quema es una reacción química que libera energía de un sistema inestable con enlaces químicos relativamente débiles. Todo quiere ser más estable, especialmente las moléculas orgánicas que contienen carbón, oxígeno, hidrógeno y algunos otros elementos, dijo Brozek. Los materiales como la madera y el papel, que se incendian con facilidad, están hechos de celulosa, una molécula compuesta por enlaces entre el carbono, el hidrógeno y el oxígeno.
Y cuando algo se quema, termina «liberando mucha energía porque ahora estás moviendo el sistema a un estado de menor energía», dijo Brozek. «Y esa energía tiene que ir a alguna parte».
Cuando un objeto hecho de madera se incendia, la celulosa que forma la madera se convierte en dióxido de carbono y vapor de agua, ambas moléculas muy estables con enlaces fuertes. La energía liberada por esta reacción química excita los electrones de los átomos de gas, que a su vez emiten luz visible. Esa luz se nos aparece como una llama, dijo Brozek.
Volviendo al tronco ardiendo frente a la olla de sopa caliente: la diferencia entre un tronco y una olla de metal tiene que ver con qué tan bien el material puede distribuir la energía involucrada cuando se le aplica fuego, dijo Brozek, que se reduce a qué tan fuerte sus enlaces químicos son. Los fuertes enlaces químicos del metal no se pueden romper fácilmente. Mientras tanto, un trozo de madera carece de esos lazos fuertes, por lo que no tiene la capacidad de absorber la energía de la llama. En lugar de absorber la energía, la madera libera la energía incendiándose. Pero el metal de la olla «tiene una gran capacidad para absorber esa energía y disiparla», por lo que la olla se sentirá caliente al tacto.
Una mejor absorción del calor también puede evitar que la madera se incendie. Si se aplicara una llama a un vaso de papel lleno de agua, el vaso no se quemaría, dijo Brozek. Debido a que el agua en la taza puede absorber el calor, el papel no se incendiará. (Aunque no recomendamos que lo intente usted mismo).
Sin embargo, algunos metales se queman. Estos «metales combustibles», incluidos el potasio y el titanio, se utilizan para fabricar fuegos artificiales. Los metales en los fuegos artificiales están en forma de polvo, lo que proporciona más área de superficie para que reaccione mucho más rápido con el calor y el oxígeno, dijo Brozek. Cuando esos metales se exponen a suficiente calor para reaccionar con el oxígeno, la cantidad de energía liberada hace que se quemen en diferentes colores.
Publicado originalmente en Live Science.
