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TEORIA DEL FUEGO : 1.Conceptos Básicos El descubrimiento del fuego ha sido de gran utilidad para la evolución de la humanidad, con contribuciones tan positivas para el ser humano como la mejora en la calidad de vida o el desarrollo tecnológico. Sin embargo, su pérdida de control, como ocurre en l...

TEORIA DEL FUEGO : 1.Conceptos Básicos El descubrimiento del fuego ha sido de gran utilidad para la evolución de la humanidad, con contribuciones tan positivas para el ser humano como la mejora en la calidad de vida o el desarrollo tecnológico. Sin embargo, su pérdida de control, como ocurre en los incendios, puede tener consecuencias fatales. Para dominar y controlar el fuego, para evitar que el incendio se produzca y para extinguirlo en el caso de que llegue a suceder, es necesario conocer qué es el fuego. 1.1. ComposiCión de la materia Para conocer cualquier tipo de combustión en profundidad es importante estudiar la atmósfera. La atmósfera está compuesta por una mezcla de gases: oxígeno (21 %), nitrógeno (79 %) y otros gases (0,02 %) como el dióxido de carbono, neón, criptón, xenón, etc. Los gases inertes son gases no reactivos bajo determinadas condiciones de presión y temperatura. Los más comunes son el nitrógeno y los gases nobles, que poseen una confguración eléctrica totalmente estable, por lo que no reaccionan con ningún otro elemento. 1.1.1. moléCulas y átomos La materia está constituida por moléculas, formadas a su vez por átomos, que asimismo están integrados por neutrones, protones y electrones. Este conjunto de elementos conforma la materia de la que están hechos los cuerpos. Una molécula es la combinación de un grupo de átomos. Cuando se agrupan dos o más clases de átomos, se denominan compuestos. • Átomo. De dimensiones sumamente reducidas, son las partículas fundamentales de la composición química de la materia. Están formados por un núcleo compacto, compuesto por protones y neutrones, alrededor del cual se mueven los electrones. • Electrón. Es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. Se representa habitualmente con el símbolo e−. • Protón. Es una partícula con carga positiva. El número de protones incluidos en el núcleo es el que determina el número atómico de un elemento, tal y como se expresa en la tabla periódica de los elementos. • Neutrón. Es una partícula subatómica contenida en el núcleo atómico. Carece de carga eléctrica (imágenes 1 y 2). 1.1.2. sustanCias y fórmulas químicas básicas Se denomina sustancia a cualquier variedad de materia que posea unas características definidas y reconocibles y cuya composición química sea invariable. Existen dos tipos de sustancias: • Simples o elementos químicos • Compuestas o compuestos químicos Por ejemplo, la molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno (2) y uno de oxígeno (1). Su fórmula química es H2O (H+H+O). Una fórmula química expresa el número de átomos de los distintos elementos en la molécula, pero no siempre indica su distribución. Por ejemplo, la fórmula química del butano es C4 H10. Es decir, contiene cuatro átomos de carbono y diez átomos de hidrógeno, como se aprecia en la siguiente ilustración (imagen 4). 1.2. reaCCiones Una reacción es el cambio que experimenta un elemento o compuesto, como por ejemplo los combustibles en el proceso de la combustión. Pueden ser de tres tipos: físicas, químicas o nucleares. 1.2.1. reaCCiones físiCas Una reacción física se produce cuando cambia el estado de la materia. Por ejemplo, el agua al evaporarse y cambiar de líquido a gas cambia de estado; es decir, los cambios físicos modifcan las propiedades de la materia, pero no forman una nueva. Las moléculas que forman los reactivos (elementos originales de partida) son iguales a las moléculas que forman los productos (elementos resultantes). Por ejemplo: Hielo (H2 O) - Vapor de agua (H2 O) 1.2.2. reaCCiones químiCas Una reacción química se produce cuando cambia la composición química del elemento. Por ejemplo, en la descomposición de una naranja se modifca su estructura química. Los cambios químicos provocan la modifcación profunda de todas las propiedades de un cuerpo y lo transforman en una nueva sustancia. Una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias (reactivos), se transforman en otras sustancias con propiedades diferentes (productos de la reacción). Por ejemplo, el oxígeno del aire reacciona con el hierro y produce óxido de hierro. Los elementos que forman las moléculas, tanto en los reactivos como en los productos, se conservan en la nueva sustancia. En el ejemplo siguiente se puede ver que las sustancias que forman los reactivos no son iguales a las sustancias que forman los productos, aunque conserve sus elementos. Dos átomos de carbono reaccionan con un átomo de oxígeno para formar una sustancia nueva, el dióxido de carbono. 2C + O2 = 2CO2 1.2.3. reaCCiones nuCleares Una reacción nuclear es un proceso de combinación y transformación de las partículas y núcleos atómicos. Puede ser endotérmica o exotérmica, en función de si precisa energía para producirse o si la desprende. Cuando un átomo radiactivo se desintegra, las partículas que están en su interior (neutrón, protón y electrón) originan otras partículas. Las partículas alfa y beta y la radiación gamma son las más características en un fenómeno de radiación nuclear Estas reacciones se llaman reacciones nucleares y tienen características distintas de las reacciones químicas comunes, tal y como se detalla en la siguiente tabla (tabla 1) (cf. Educarchile, 2014): En una reacción nuclear los elementos que forman los productos son diferentes a los elementos originales de partida (reactivos). Las partículas con carga eléctrica se pueden acelerar con campos eléctricos y magnéticos (aceleradores de partículas) con el objeto de facilitar el choque y la reacción al impactar a gran velocidad con el blanco. Los neutrones, así como otras partículas neutras, no se pueden acelerar dado su carácter neutro. Existen dos tipos de reacciones nucleares: fusión nuclear y fisión nuclear. a) Fisión nuclear La fisión nuclear es una reacción en la que un núcleo pesado, al ser bombardeado con neutrones, se convierte en inestable y se descompone en dos núcleos de un tamaño del mismo orden de magnitud, con gran desprendimiento de energía y la emisión de dos o tres neutrones. Estos neutrones, a su vez, pueden ocasionar más fisiones al interaccionar con nuevos núcleos fisionables, que emitirán nuevos neutrones y así sucesivamente. Este efecto multiplicador se conoce con el nombre de reacción en cadena. En una fracción de segundo, el número de núcleos que se han fisionado libera una energía un millón de veces mayor que la obtenida al quemar un bloque de carbón o explotar un bloque de dinamita de la misma masa. Debido a la rapidez con la que tiene lugar la reacción nuclear, la energía se desprende mucho más rápido que en una reacción química. b) Fusión nuclear La fusión nuclear es una reacción en la que dos núcleos de átomos ligeros se unen para formar otro núcleo más pesado. Generalmente esta unión va acompañada de la emisión de partículas. Esta reacción nuclear libera o absorbe gran cantidad de energía en forma de rayos gamma y también de energía cinética de las partículas emitidas. Reacciones químicas Los átomos se reordenan por la ruptura y formación de enlaces químicos. En la ruptura y formación de los enlaces solo participan los electrones. Las reacciones van acompañadas por la absorción o liberación de cantidades de energía relativamente pequeñas. CH4 +O2 ž CO2 +2 H2 O+200 kcal. La temperatura, presión y concentración de los reactantes y catalizadores son factores que determinan la velocidad de una reacción. Reacciones nucleares Los elementos o los isótopos de un elemento generan otro elemento al cambiar la constitución del núcleo del átomo. En las reacciones pueden participar protones, neutrones, electrones y otras partículas elementales. Las reacciones van acompañadas por la absorción o liberación de enormes cantidades de energía. 3 Li7+1 H1 ===>2 2 He4 +23000000 kcal. Las velocidades de reacción generalmente no se ven afectadas por la temperatura, la presión o los catalizadores.