Leer el texto y responder las preguntas.
Texto de referencia: En la reacción de combustión del metano (\text{CH}_{4}), este gas reacciona con el oxígeno (\text{O}_{2}) de la atmósfera obteniendo calor. El metano y el oxígeno se transforman en dióxido de carbono (\text{CO}_{2}) y agua (\text{H}_{2}\text{O}) y, debido al rompimiento y a la formación de enlaces en las moléculas, la energía se libera en forma de calor.
¿Por qué la reacción descrita es una prueba de la Ley de la conservación de la materia y la energía?
- Escribimos la ecuación química no balanceada a partir del texto: \text{CH}_{4} + \text{O}_{2} \rightarrow \text{CO}_{2} + \text{H}_{2}\text{O} + \text{calor}.
- Balanceamos contando átomos a cada lado. Del lado de los reactivos hay 1 C, 4 H y 2 O; del lado de los productos hay 1 C, 2 H y 2 O. Se necesitan 2 moléculas de \text{O}_{2} para equilibrar el oxígeno y 2 de \text{H}_{2}\text{O} para equilibrar el hidrógeno: \text{CH}_{4}(g) + 2\,\text{O}_{2}(g) \rightarrow \text{CO}_{2}(g) + 2\,\text{H}_{2}\text{O}(g) + \text{calor}
- Verificamos el balance: reactivos 1\,\text{C} + 4\,\text{H} + 4\,\text{O}; productos 1\,\text{C} + 4\,\text{H} + 4\,\text{O}. Las cantidades de átomos son idénticas: la materia no se crea ni se destruye, solo cambia de forma.
- En cuanto a la energía: no aparece energía nueva, se transforma. La energía química almacenada en los enlaces de \text{CH}_{4} y \text{O}_{2} es mayor que la de \text{CO}_{2} y \text{H}_{2}\text{O}; esa diferencia se libera como calor (energía). La energía se transforma de química a calor, sin perderse ni ganarse.
Es una prueba de ambas leyes porque el balance de la ecuación muestra que ningún átomo aparece ni desaparece (conservación de la materia), y porque la energía química de los reactivos se convierte íntegramente en calor de los productos, sin crearse ni destruirse (conservación de la energía).
¿Qué impactos tendría en el entorno natural si la combustión del metano se realiza en grandes proporciones?
- Se incrementa la emisión de \text{CO}_{2} a la atmósfera: gas de efecto invernadero que atrapa radiación infrarroja.
- Mayor concentración de \text{CO}_{2} → aumento del efecto invernadero → cambio climático (calentamiento global).
- Consecuencias asociadas: derretimiento de glaciares y casquetes polares, aumento del nivel del mar, alteración de patrones de lluvia y temperatura, y desplazamiento de ecosistemas y especies.
- Además, la combustión incompleta genera monóxido de carbono (\text{CO}) y partículas, que empeoran la calidad del aire.
Grandes volúmenes de combustión de metano liberan enormes cantidades de \text{CO}_{2}, potenciando el efecto invernadero y el cambio climático, con la consiguiente pérdida de biodiversidad y alteración del clima; una combustión incompleta además produce \text{CO} y contaminantes que afectan la salud y el aire.
