Descomposición térmica

descomposición térmica (o termólisis) es una descomposición química provocada por el calor. La temperatura de descomposición de una sustancia es la temperatura a la que la sustancia se descompone químicamente. La reacción suele ser endotérmica ya que se requiere calor para romper los enlaces químicos en el compuesto que se está descomponiendo. Si la descomposición es suficientemente exotérmica, se crea un circuito de retroalimentación positiva que produce una fuga térmica y posiblemente una explosión u otra reacción química.

Definición de temperatura de descomposición

Una sustancia simple (como el agua) puede existir en equilibrio con sus productos de descomposición térmica, poniendo efectivamente fin a la descomposición. La fracción de equilibrio de moléculas descompuestas aumenta con la temperatura. Como la descomposición térmica es un proceso cinético, la temperatura observada de su comienzo en la mayoría de los casos será una función de las condiciones experimentales y la sensibilidad de la configuración experimental. Para una representación rigurosa del proceso, se recomienda el uso de modelado termocinético.

Ejemplos

• El carbonato de calcio (limestone o tiza) se descompone en óxido de calcio y dióxido de carbono cuando se calienta. La reacción química es la siguiente:

CaCO₃ → CaO + CO₂

La reacción se utiliza para hacer la lima rápida, que es un producto industrialmente importante.

Otro ejemplo de descomposición térmica es 2Pb(NO₃)₂ → 2PbO + O₂ + 4NO₂.

• Algunos óxidos, especialmente de metales débilmente electropositivos se descomponen cuando se calientan a temperatura suficiente. Un ejemplo clásico es la descomposición del óxido mercúico para dar oxígeno y mercurio metálico. La reacción fue utilizada por Joseph Priestley para preparar muestras de oxígeno gaseoso por primera vez.
• Cuando el agua se calienta a más de 2.000 °C (2,270 K; 3,630 °F), un pequeño porcentaje de ella se descompondrá en OH, oxígeno monatómico, hidrógeno monatómico, O₂, y H₂.
• El compuesto con la temperatura de descomposición más alta conocida es monóxido de carbono a ♥3870 °C (Ω7000 °F).

Descomposición de nitratos, nitritos y compuestos de amonio

• Dicromato de amonio en la calefacción produce nitrógeno, agua y óxido de cromo (III).
• El nitrato de amonio en la calefacción fuerte produce óxido de dinitrógeno ("gas de resonancia") y agua.
• El nitrito de amonio en la calefacción produce gas nitrógeno y agua.
• Barium azide en calefacción produce metal de bario y gas de nitrógeno.
• Sodium azide en calefacción a 300 °C (573 K; 572 °F) violentamente descompone al nitrógeno y al sodio metálico.
• Nitrato de sodio en calefacción produce nitrito de sodio y gas de oxígeno.
• Los compuestos orgánicos como las minas terrestres en la calefacción se someten a la eliminación de Hofmann y producen minas secundarias y alkenes.

Facilidad de descomposición

Cuando los metales se encuentran cerca del final de la serie de reactividad, sus compuestos generalmente se descomponen fácilmente a altas temperaturas. Esto se debe a que se forman enlaces más fuertes entre los átomos hacia la parte superior de la serie de reactividad y los enlaces fuertes son difíciles de romper. Por ejemplo, el cobre está cerca del final de la serie de reactividad y el sulfato de cobre (CuSO₄) comienza a descomponerse a aproximadamente 200 °C (473 K; 392 °F), aumentando rápidamente a temperaturas más altas. a aproximadamente 560 °C (833 K; 1040 °F). Por el contrario, el potasio se encuentra cerca del tope de la serie de reactividad y el sulfato de potasio (K₂SO₄) no se descompone en su punto de fusión de aproximadamente 1.069 °C (1.342 K ; 1,956 °F), ni siquiera en su punto de ebullición.

Aplicaciones prácticas

Muchos escenarios en el mundo real se ven afectados por la degradación térmica. Una de las cosas afectadas son las huellas dactilares. Cuando alguien toca algo, quedan residuos de los dedos. Si los dedos están sudorosos o contienen más grasa, el residuo contiene muchos químicos. De Paoli y sus colegas realizaron un estudio para probar la degradación térmica de ciertos componentes encontrados en las huellas dactilares. Para la exposición al calor, las muestras de aminoácidos y urea comenzaron a degradarse a 100 °C (373 K; 212 °F) y para el ácido láctico, el proceso de descomposición comenzó alrededor de 50 °C (323 K; 122 °F). Estos componentes son necesarios para pruebas posteriores, por lo que en la disciplina forense la descomposición de las huellas dactilares es importante.