Si el hidrógeno y el oxígeno se queman, entonces ¿por qué si se queman para formar agua, no se quema?

Gran pregunta! Realmente hice exactamente la misma pregunta hace 4 años cuando comencé la escuela secundaria. Sorprendentemente, mi maestro en ese momento (que se especializó en química) no pudo dar una respuesta mejor que “simplemente no”

La razón (en resumen) es porque el agua “ya se ha quemado”

La respuesta larga toma un poco más de tiempo para explicar …

Cualquier reacción química es solo el intercambio de electrones, a menudo creando y rompiendo enlaces, cambiando las propiedades de los reactivos en algo diferente, y generalmente más estable, que se llama el producto. Cada vez que quema un hidrocarburo, por ejemplo, el metano (CH4) está provocando una reacción química que hace reaccionar el oxígeno con su hidrocarburo (en este caso, metano) y obtiene los productos dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). La ecuación de saldos se ve así.

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

Pero esto es solo la combustión de un hidrocarburo. Te preguntas sobre el hidrógeno. Esa es una ecuación mucho más fácil

2 H2 + O2 → 2 H2O

(H2 porque el hidrógeno es un gas diatómico)

Como puede ver, el agua es solo hidrógeno que ha reaccionado con el oxígeno para estar en un estado más estable. Es por eso que puedes estar seguro de que el agua que vas a beber más tarde no explotará espontáneamente en tu estómago esta noche.

En realidad puede. En presencia de flúor.
H2O + 2F2 = 2HF + OF2

~ EDITAR ~
Quemar realmente significa una reacción muy rápida en la cual un material se oxida, es decir, algún otro elemento le quita sus electrones. En general, el oxígeno se usa para tomar electrones de otros materiales. H2O es un producto de la quema de hidrógeno con la ayuda de oxígeno. Para quemarlo, necesitamos algún elemento que sea lo suficientemente electrofílico como para quitar electrones del oxígeno. El flúor es la única sustancia que puede hacerlo.

Tanto el hidrógeno como el oxígeno no se queman ni se oxidan. El hidrógeno “quema”, se oxida y el oxígeno es lo que permite que eso suceda al reaccionar con el hidrógeno. El oxígeno por sí mismo no se “quemará”.

La quema de madera es su oxidación. Es el mismo proceso que la oxidación del hierro, aunque en condiciones normales es mucho más lento para el hierro que la madera.

El agua es el producto o la ceniza si puedo ser tan audaz, sobrante de la oxidación del hidrógeno. Ya han reaccionado y se han asentado en un estado de baja energía fuertemente unido. Este enlace es tan fuerte que cuando lo pones en fuego simple, absorbe suficiente energía para apagar el fuego al enfriarlo y da como resultado un cambio de fase a vapor pero aún moléculas de agua. Si pones suficiente energía en el agua (hidrólisis) puedes dividir la molécula de agua en sus versiones originales de H2 y O2, que luego estarán muy felices de quemar nuevamente.

Salud,

Wayne

2x H2 + O2 tienen mucha energía almacenada en los enlaces HH y OO entre sus átomos. Cuando reaccionan para formar 2x moléculas de H2O, los enlaces OH son mucho más débiles, por lo que se libera mucha energía en el proceso de combustión.

Para volver a convertir el agua en H2 y O2, debe volver a poner esa cantidad de energía en el agua.

Un incendio típico simplemente no tiene suficiente energía para hacerlo (se necesitan temperaturas de unos pocos miles de grados para hacerlo): el resultado es que el agua simplemente absorbe la energía del fuego y la temperatura del agua aumenta (a menudo se convierte en vapor en el proceso), y la temperatura del fuego cae, hasta que está por debajo de una temperatura donde se puede mantener la combustión; y se apaga el fuego. El vapor también puede ayudar a evitar que el oxígeno llegue al combustible caliente y esto también puede ayudar a apagar el fuego.

NOTA: algunos tipos de incendio, el agua puede empeorar el problema, no mejorarlo; incendios típicos de metales en polvo y metales alcalinos, y fuegos de petróleo; en el primer caso, el agua puede reaccionar químicamente con el metal porque los enlaces de óxido metálico tienen incluso menos energía que los enlaces OH en el agua e incluso se libera MÁS energía, y en el último caso las gotas de agua pueden vaporizarse rápidamente en vapor y salpicar combustible caliente sobre un área amplia; encender nuevos incendios (es por eso que NUNCA pones agua en un fuego de aceite caliente en tu estufa, sino que la cubres con una toalla húmeda (no empapada) para matar el fuego de oxígeno (¡no olvides apagar la estufa!) , o si no te sientes tan aventurero, corre afuera y deja que se queme)

Esta es una pregunta comúnmente repetida, pero muy importante si desea comprender los conceptos básicos de la química. Cuando diferentes productos químicos reaccionan, forman productos que tienen propiedades completamente diferentes a las que contienen.

En este caso, el hidrógeno y el oxígeno son muy reactivos, por lo que reaccionan juntos (o “queman”) para formar agua. El agua que se forma es mucho menos reactiva y no reacciona fácilmente con el oxígeno, por lo que no se quemará.

Debido a que el agua no es tan reactiva, su interacción con el fuego es completamente física. Absorbe mucho calor muy rápidamente y evita que el oxígeno llegue al combustible. Entre esos dos efectos, es la forma más simple de apagar un fuego de leña.

Las cosas arden cuando la reacción química entre ellas y otra sustancia química como el oxígeno libera energía y se agrega suficiente energía para iniciar la reacción.

En el caso del agua, es realmente hidrógeno el que ya ha sido “quemado”. La reacción del oxígeno y el hidrógeno libera una gran cantidad de energía y, por lo tanto, el agua es mucho más estable que los gases que se combinan químicamente para hacerlo.

Para romper la molécula de agua en hidrógeno y oxígeno, se requiere agregar la misma o más energía para romper los enlaces HOH muy estables.

Tenga en cuenta que muchas cosas que pueden arder, como la madera, no se queman espontáneamente en la atmósfera porque se necesita una energía de activación para que los reactivos comiencen a combinarse.

La “combustión” es una reacción química que tiene lugar cuando las sustancias se combinan con oxígeno, se libera energía en forma de calor y luz. Es importante destacar la respuesta a su pregunta, queda algún tipo de sustancia residual después de que se completa la quema. Normalmente llamamos a esto “ceniza”, pero no siempre. La ceniza no arde porque la sustancia ardiente (“combustible”) y el oxígeno se han combinado por completo. El combustible se ha ido, y los átomos de oxígeno están atrapados en la ceniza para que ya no puedan soportar la combustión.

El hidrógeno se usa como combustible para cohetes, sí. Se usa en forma líquida y se combina químicamente con oxígeno líquido para producir un gran fuego rugiente en el extremo de la cola de un cohete.

¿La “ceniza” de esto? Bueno, en realidad … es agua. (Por lo general, vapor de agua.) Esas grandes nubes blancas de escape que salían de los motores principales del transbordador espacial eran esencialmente vastas nubes de vapor. (En realidad, no, el verdadero vapor es invisible, pero a menudo llamamos al vapor de agua “vapor” y ayuda con la explicación aquí).

Entonces, el agua no se quema porque técnicamente es ceniza de un incendio de hidrógeno anterior. Los átomos de oxígeno e hidrógeno están completamente unidos entre sí, incapaces de romperse fácilmente y completamente incapaces de soportar una mayor combustión. La única forma de quemar el hidrógeno en el agua es literalmente romper los átomos de hidrógeno de la molécula y dejar que se reúnan como gas hidrógeno. Pero eso requeriría al menos tanta energía como la que se obtendría al quemar el oxígeno, por lo que no tiene mucho sentido.

Por la misma razón que puedes rociar sal de mesa (cloruro de sodio) en tu filete, pero no querrás rociar sodio en tu filete mientras chupas un poco de gas de cloro. El sodio es un metal altamente inestable y explotará al entrar en contacto con el agua.

Cuando los elementos reaccionan, forman moléculas con propiedades totalmente diferentes de los elementos en que consisten.

Cuando vierte agua sobre una llama, absorbe calor. Parte del agua “hierve” y se convierte en vapor (aún H2O). El agua básicamente mata el fuego al enfriarlo hasta el punto donde no está lo suficientemente caliente como para que la reacción química (el fuego) continúe.

Para explicar la respuesta de Rick Lippincott, las reacciones químicas tienen que ver con los intercambios de energía. Para revelar esto, déjame intentar y arrojar algunos números. A continuación, registraré la energía de enlace promedio de las moléculas normales que participan en la transformación [matemática] 2H_ {2} + O_ {2} \ rightleftharpoons 2H_ {2} O [/ matemática] (combustión química y descomposición). Asumiré que estos son correctos ya que algunas fuentes que encontré tienen números similares.

energía de la molécula de Bono # de Bonos Participando
HH 436 kJ / mol 2
O = O 498.3 kJ / mol 1
HO 428 kJ / mol 2
H-OH 498.7 kJ / mol 2

Cuando el hidrógeno y el oxígeno reaccionan juntos para formar agua, la energía total requerida para mantener los enlaces presentes disminuye, lo que significa que habrá un exceso de energía que se puede usar de otra manera después de la reacción. Inicialmente, las dos moléculas de hidrógeno y la molécula de oxígeno requieren un total de aproximadamente 1370.3 kJ / mol de energía para romper sus enlaces. Después del proceso de combustión, la energía total que se necesitaría para romper los enlaces de la molécula de agua es de aproximadamente 1853.4 kJ / mol.

Con esto, establezcamos una definición a seguir. Estas energías de enlace que diremos tienen una especie de “dirección”. Si tiene que poner 436 kJ / mol para romper el enlace HH, entonces su creación liberará 436 kJ / mol. Quiero decir, están sucediendo muchas más cosas, pero esto es solo una explicación general.

Entonces, volviendo a la producción de agua, con sus moléculas de oxígeno e hidrógeno rebotando juntas, si agrega quizás 2 moles de ese hidrógeno y 1 mol de ese oxígeno, tal vez un poco más de 1370.3 kJ, entonces los enlaces se rompen y los átomos básicamente se reorganizan. para formar moléculas con enlaces más fuertes y más estables. En este caso, formarían 2 moles de la molécula de agua. En esta reacción, pones 1370.3 kJ y el proceso después de que se recibió esa energía luego libera 1853.4 kJ. Así que esta fue una buena inversión, obtuviste más energía de la que pusiste, aproximadamente 483.1 kJ. Este exceso de energía se puede usar para separar otras moléculas cercanas. Si todo es hidrógeno y oxígeno que frecuentemente chocan entre sí, entonces la reacción puede continuar de manera inestable. Por lo tanto, el resultado final, la combustión!

¿Pero te preguntas por qué el agua no puede hacer esto? Bueno, lo contrario del proceso anterior absorbe energía. Si pones 1853 kJ, obtienes 1370 kJ, lo que no es suficiente para permitir que las otras moléculas de agua alrededor de las que acabas de separar hagan lo mismo. Entonces, la disociación del agua requiere que sigas poniendo más y más energía en ella, si dejas de poner energía, entonces detienes el proceso. Esto no es combustión en el sentido tradicional. Sin energía extra para ionizar un montón de otras basuras, sin llama sostenida, sin inflamabilidad.

Entonces, para responder a su pregunta, O2 y H2 en realidad no son inflamables solos, solo son inflamables juntos en una proporción de 2H2 a 1O2. Esto tiene menos que ver con los átomos involucrados y más con los enlaces que forman en la molécula. Por lo tanto, el H2O como molécula no es inflamable debido a los posibles enlaces estables resultantes naturales que podrían formarse a partir de los átomos involucrados que difieren de los enlaces HO y H-OH originales.

Espero que esto ayude 🙂

La combustión es una cosa muy importante que debe comprender para responder a este problema. La combustión, en el mundo de la química, es una reacción con el oxígeno. Por lo general, este proceso hace que los productos sean más estables que sus reactivos. El evento de pasar de baja estabilidad a una mayor estabilidad es un proceso que libera energía. El agua es una molécula bastante estable. Es por eso que tantas reacciones químicas pueden tener lugar con los reactivos disueltos en agua. Esto significa que, en la mayoría de las condiciones, el agua no reaccionará con otro químico.
Dado que el agua ya se ha convertido en una molécula más estable que sus constituyentes, no es reactiva. Si lo pusiera en un fuego de leña, no habrá reacción química. En cambio, solo se producirá una reacción física, que es la evaporación. La evaporación absorberá energía térmica. Si se absorbe suficiente energía térmica y ya no hay suficiente energía en los elementos de combustión para continuar la combustión, el fuego se apaga.
Andrew Jonkers escribió a continuación sobre algunas circunstancias especiales en las que el agua se volverá aún más estable, liberando así más energía en la reacción. No quiero reformularlo todo, así que solo lo estoy citando. Gracias Andrew

NOTA: algunos tipos de incendio, el agua puede empeorar el problema, no mejorarlo; incendios típicos de metales en polvo y metales alcalinos, y fuegos de petróleo; en el primer caso, el agua puede reaccionar químicamente con el metal porque los enlaces de óxido metálico tienen incluso menos energía que los enlaces OH en el agua e incluso se libera MÁS energía, y en el último caso las gotas de agua pueden vaporizarse rápidamente en vapor y salpicar combustible caliente sobre un área amplia; encender nuevos incendios (es por eso que NUNCA pones agua en un fuego de aceite caliente en tu estufa, sino que la cubres con una toalla húmeda (no empapada) para matar el fuego de oxígeno (¡no olvides apagar la estufa!) , o si no te sientes tan aventurero, corre afuera y deja que se queme)

Quemar esencialmente implica oxidación. Puede oxidarse sin oxígeno si conoce el verdadero significado químico de la oxidación.

El agua no tiene posibilidades de oxidarse.

Por lo tanto no se puede quemar.

Editar: Lo sentimos, el agua puede ser oxidada por flúor.

Ver Vinayak Kaniyarakkal’s. Responde por la ecuación.

Me sorprende que nadie haya mencionado (para mí) la explicación más simple: el Principio de Le Châtelier. La combustión de hidrógeno ocurre como:

[matemáticas] H_ {2} + O_ {2} \ rightarrow H_ {2} O [/ matemáticas]

y la combustión del compuesto orgánico más simple, el metano, ocurre como:

[matemáticas] CH_ {4} + O_ {2} \ rightarrow CO_ {2} + H_ {2} O [/ matemáticas]

No es casualidad que [math] CO_ {2} [/ math] sea el componente principal en muchos extintores de incendios y el agua también es muy eficaz para apagar incendios. Debido a que estos son productos de reacción, agregarlos nuevamente a la reacción apagará la reacción de combustión. Tenga en cuenta que los materiales de partida originales no se reproducirán porque la reacción es irreversible.

La verdadera respuesta a la pregunta es que el hidrógeno en el agua está completamente oxidado. No puede quemarse más para oxidarse más, ya que no tiene más electrones.

Simple, porque el agua no es un material combustible, aunque está hecho de hidrógeno y oxígeno. Las propiedades químicas del agua son muy diferentes a las propiedades químicas de sus elementos constitutivos. El agua tiene la mayor capacidad de calor entre todos los sólidos y líquidos comunes, por lo que es muy eficiente en la absorción de calor. Por lo tanto, actúa efectivamente como un refrigerante que reduce el calor, que de hecho es muy necesario para que el fuego se sostenga.
Para obtener información adicional, se necesitan cuatro cosas para que el fuego se sostenga a sí mismo: calor, combustible, oxígeno y la reacción en cadena que lo causa. Interrumpir cualquiera de estos es suficiente para extinguir un incendio. El agua mata el calor.

Como el agua es completamente diferente de sus átomos constituyentes,
Tiene sus propias propiedades químicas y físicas.
La adición de H2 y O2 conduce a la formación de agua, que es una reacción química y, por lo tanto, el producto tiene diferentes conjuntos de propiedades en comparación con los reactivos.

El agua o el H2O no pueden quemarse porque el proceso de combustión es incompleto sin oxígeno, ya que el oxígeno en el agua tiene un fuerte enlace molecular con el hidrógeno. Por lo tanto, el agua no puede arder.

Se requiere mucha energía para romper el enlace entre hidrógeno y oxígeno, alrededor de 1000 C.

El agua no arde como: –

1) El calor generado al quemarlo es menor que la cantidad de calor requerida para romper todos sus enlaces internos (dos enlaces OH) y formar sus productos.

2) Se puede obtener evidencia concluyente por el hecho de que la única reacción conocida del agua como producto (o reactivo) se da como:
2 H2 + O2 -> 2 H2O + calor
por lo tanto, al revertir esta reacción, necesita suministrar calor en lugar de obtener calor (combustión) …

3) También el cambio de energía libre de Gibbs involucrado con la reacción inversa (aunque el cambio de entropía, ∆S, es positivo) es positivo.
(Termodinámica) ∆G = ∆H – T∆S
que ‘para siempre’ hace imposible la reacción inversa …

La razón por la que el hidrógeno es tan inflamable es porque solo tiene un electrón en su capa externa. Cuando reacciona con el oxígeno para producir agua, su capa externa tiene los ocho electrones completos. Esto significa que no es muy reactivo en absoluto. Esta es la razón por la cual los gases nobles son tan poco reactivos: ya tienen una capa externa completa, por lo que no necesitan reaccionar para obtener uno. Sé que esto no responde completamente a su pregunta, pero espero que ayude.

La palabra científica para quemar es oxidación, oxidación en términos simples significa agregar oxígeno a otra sustancia y liberar energía. Cuando quemas madera obtienes oxígeno + madera = energía + dióxido de carbono. Lo mismo ocurre con el oxígeno y el hidrógeno que se quema para dar agua. El agua es producto de la quema y tiene un estado de energía más bajo que el oxígeno y el hidrógeno desesperadamente. Para quemar agua, primero debe agregar energía para separar el hidrógeno y el oxígeno.

Porque es agua . ¡No hidrógeno ni oxígeno, sino agua!

Aquí hay algunas preguntas interesantes que pueden ayudarlo a comprender mejor mi respuesta:

¿Por qué no puedes respirar agua si tiene oxígeno?
¿Por qué sus globos de agua no pueden flotar en el aire si es solo hidrógeno y oxígeno?

Los compuestos químicos en virtud de su formación tienden a perder las propiedades químicas de sus constituyentes. ¡Es básicamente cómo funciona la química!