La Reacción en Cadena
Durante el Curso de Investigación de Incendios en el cual participé recientemente, durante la clase de Química del Fuego, hablamos del tetraedro del fuego incluyendo la reacción en cadena como una de sus partes, algo básico también en la teoría de extinción de incendios. Allí recordé que nunca el concepto ha quedado completamente claro y entre nosotros quedan muchas dudas. Por ello voy a tratar de explicar de la manera más detallada y menos complicada posible en qué consiste la famosa reacción en cadena, tomando en cuenta un conocimiento previo del lector sobre la química del fuego.
En las reacciones químicas son importantes las propiedades de concentración, tiempo y temperatura. La combustión es una reacción química exotérmica (o sea que libera calor) con una velocidad de reacción considerada rápida, es decir, la combustión libera calor más rápidamente de lo que este se disipa (el fuego es una combustión)
De los combustibles: La mayoría de los compuestos orgánicos y muchos inorgánicos son en su gran mayoría compuestos no iónicos (compuestos que no conducen electricidad en solución o en estado líquido) que se forman cuando los átomos que participan en la formación del enlace comparten electrones en la capa de valencia (la capa más externa del átomo) A este enlace entre los átomos se le denomina enlace covalente, que resulta cuando dos electrones, uno de cada átomo, se comparten equitativamente entre ambos, sin que estos pertenezcan exclusivamente a ninguno de los dos. Cuando se rompe un enlace covalente, ya sea por calor o por la influencia de electrones de alta energía se forma un intermediario neutro muy importante llamado radical libre. Los radicales libres son muy reactivos porque tienen un electrón no apareado. La molécula de oxígeno es una molécula estable con enlace covalente mejor representada por •O-O• Entonces, el estado natural del oxígeno es no reactivo, pero con altas temperaturas se rompe la barrera energética del enlace y se convierte en radicales libres. En combustibles sólidos la ruptura de estos enlaces para dar radicales libres utilizando temperatura elevada se conoce como proceso de pirólisis. La combustión entonces consiste en varias reacciones en cadena, que son reacciones en las cuales los mecanismos de formación de productos incluyen una larga serie de etapas autopropagadas. Estas reacciones en cadena siempre incluyen radicales libres que se producen continuamente en las etapas del mecanismo de reacción.
Hay tres etapas en el mecanismo de una reacción en cadena:
1. Etapa de iniciación de la cadena, en la que se producen los radicales libres por acción del aumento de la temperatura sobre el combustible (en nuestro caso)
2. Etapa de propagación de la cadena, donde se producen más radicales libres. Estos son producidos dentro de la reacción y reemplazan a los utilizados durante la reacción de los productos. Es decir, los radicales libres se utilizan en la formación de productos, los cuales a su vez al reaccionar generan más radicales libres. De aquí la denominación de reacción en cadena.
3. Etapa de terminación de la cadena, en donde los radicales se recombinan para dar moléculas neutras y la reacción se estabiliza.
Por ello se habla de la autopropagación del fuego. La inflamabilidad de un material dado depende en gran medida de la concentración de radicales libres que pueden ser obtenidos antes de la ignición. Cuando arden hidrocarburos un gran número de diferentes radicales de oxígeno están involucrados. Lo primero que se forma es un radical hidroperóxido (HOO•) el cual reacciona luego en hidroperóxidos que se rompen en radicales hidróxido.
Por todo lo anterior para combatir un fuego hay que combatir siempre las reacciones en cadena así:
1. Se elimina combustible para separar una fuente de radicales libres,
2. Se disminuye la temperatura para reducir la velocidad de reacción hasta que esta se rompa y también para disminuir la tasa de desprendimiento de radicales libres nuevos
3. Se rebaja comburente (oxígeno en nuestro caso) para disminuir la capacidad de la reacción
4. O se aplica un elemento químico que reacciona con los radicales libres, disminuyendo el número de ellos que pueden reaccionar y así inhibiendo la velocidad de la reacción. Estos son polvos químicos que además de absorber calor, evita que sea utilizado por la reacción.
Luis A. Jordan
Bomberos Cali (Colombia)
