Reacciones de combustión

• La combustión es la reacción exotérmica de un combustible con oxígeno; $\Delta H_c^\circ$ es siempre negativo.
• Combustión completa (exceso de $\text{O}_2$): todo el carbono → $\text{CO}_2$; todo el hidrógeno → $\text{H}_2\text{O}$. Libera la máxima energía.
• Combustión incompleta (oxígeno limitado): parte del carbono queda como $\text{CO}$ (tóxico) o $\text{C}$ (hollín). Libera menos energía.
• Los combustibles habituales en SL son hidrocarburos ($\text{C}_x\text{H}_y$) y alcoholes ($\text{C}_x\text{H}_y\text{OH}$).

Para un hidrocarburo $\text{C}_x\text{H}_y$, sigue siempre este orden: primero C, luego H, al final ajusta el O.

$$\text{C}_x\text{H}_y + \left(x + \frac{y}{4}\right)\text{O}_2 \rightarrow x,\text{CO}_2 + \frac{y}{2},\text{H}_2\text{O}$$

Para un alcohol: recuerda contar el oxígeno que ya aporta el grupo –OH al ajustar el $\text{O}_2$.

Productos según el oxígeno disponible:

• Oxígeno en exceso → $\text{CO}_2$ (combustión completa).
• Oxígeno escaso → $\text{CO}$ (monóxido, tóxico).
• Oxígeno muy escaso → $\text{C}$ (hollín).

La entalpía molar de combustión $\Delta H_c^\circ$ se define para la combustión completa de 1 mol. La energía liberada por una muestra es:

$$q = n \times \Delta H_c^\circ = \frac{m}{M},\Delta H_c^\circ$$

Para comparar combustibles, se usa la densidad energética (energía por gramo):

$$\text{densidad energética} = \frac{|\Delta H_c^\circ|}{M}\ \text{(kJ g}^{-1})$$

Mayor relación H:C → mayor densidad energética (el $\text{CH}_4$ supera al carbón puro).

• Problema: El etanol ($\Delta H_c^\circ = -1367\ \text{kJ mol}^{-1}$, $M = 46\ \text{g mol}^{-1}$) y la combustión de $23\ \text{g}$:
• Ecuación balanceada: $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 3\,\text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{CO}_2 + 3\,\text{H}_2\text{O}$.
• $n = 23 / 46 = 0{,}50\ \text{mol}$
• $q = 0{,}50 \times (-1367) = -684\ \text{kJ}$
• Se liberan 684 kJ; el signo negativo indica energía cedida al entorno.

• Error frecuente: ajustar el oxígeno antes que el carbono y el hidrógeno; siempre balancear en el orden C → H → O.
• Error frecuente: multiplicar la masa en gramos directamente por $\Delta H_c^\circ$ sin convertirla primero a moles; el resultado sale 46 (o la masa molar) veces demasiado grande.
• El $\text{CO}$ (monóxido de carbono) es tóxico porque se une a la hemoglobina con más fuerza que el $\text{O}_2$: es el argumento IB para el riesgo de combustión incompleta en espacios cerrados.
• El bioetanol se considera casi carbono-neutro porque el $\text{CO}_2$ que emite al arder es el mismo que la planta absorbió al crecer; los combustibles fósiles liberan carbono atrapado durante millones de años.
• $\Delta H_c^\circ$ siempre es negativo; si tu cálculo da positivo, revisa el signo.