La autoría de este artículo es de Adela Muñoz Páez, Universidad de Sevilla
Forma parte de la sección The Conversation Júnior, en la que especialistas de las principales universidades y centros de investigación contestan a las dudas de jóvenes curios@s de entre 12 y 16 años. Podéis enviar vuestras preguntas a tcesjunior@theconversation.com

Pregunta formulada por Jimena, de 13 años, del IES Puerta de Pechina (Almería).

La primera gran revolución tecnológica fue el descubrimiento del fuego y su uso para calentarse, cocinar o iluminar. Más allá de su utilidad, se trata de uno de los fenómenos más atractivos en el campo de la física y de la química.

Sin embargo, uno de sus riesgos, que todos hemos experimentado alguna vez en carne propia, es el hecho de que puede “quemar”. Para entender cómo ocurre esto, tenemos que fijarnos en los dos fenómenos implicados: el fuego en sí y su interacción con la piel.

Una reacción que desprende energía

El fuego se produce cuando tienen lugar reacciones químicas de combustión. Llamamos reactivos al oxígeno y a diversas sustancias combustibles –papel, gasolina o metano (CH₄), por ejemplo– que provocan esa reacción química. En segundo lugar, las sustancias más simples, dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O), son los productos –resultado de la reacción– en el siguiente caso:

CH₄ + 2O₂ → 2H₂O + CO₂ + Energía

Cuando esta reacción tiene lugar se desprende mucha energía en forma de calor y luz, motivo por el cual el fuego ha tenido tantas aplicaciones a lo largo de miles de años. Una reacción química desprende más calor o energía cuando los enlaces que se forman en los productos son más fuertes y estables (tienen menor energía) que los enlaces que se rompieron en los reactivos. Ese exceso de energía se libera rápidamente cuando tiene lugar la combustión.

Por otro lado, la gran cantidad de energía liberada “alimenta” el fuego, es decir, rompe más enlaces de los reactivos, con lo que genera especies químicas (átomos, moléculas, iones, etcétera) muy activas que propagan la reacción. Esto da lugar a lo que se conoce como reacción en cadena.

Cuando la piel se quema

La piel es el órgano más extenso del cuerpo humano. Lo recubre por completo y lo separa del exterior, para protegernos de infecciones y de otras agresiones externas. Como todo nuestro organismo, está formada por sustancias que podrían ser reactivos en una reacción de combustión. Es decir, podrían arder en presencia de oxígeno, si le diéramos el empujón necesario.

Además, antes de llegar a arder, la piel (y todo nuestro organismo) se daña si la temperatura supera un determinado límite, no muy superior a la temperatura interior de nuestro cuerpo (36,5 grados centígrados).

Al elevar la temperatura, tienen lugar reacciones complejas, tales como la llamada desnaturalización de las proteínas, que altera la estructura de esas proteínas e impide que desarrollen sus funciones, aunque no las destruya. Un ejemplo de una reacción de este tipo tiene lugar cuando se cuece un huevo y la clara se vuelve sólida y blanca.

Sensores naturales para evitar sus daños

Para protegernos de los daños que podemos sufrir si nos acercamos mucho a un fuego (o nos ponemos en contacto con sustancias muy calientes como el agua hirviendo), tenemos “sensores” por toda la piel. Son terminaciones nerviosas que nos avisan causando dolor para que nos alejemos del fuego o del foco caliente. En el caso de que no nos hayamos apartado a tiempo, la piel genera una defensa adicional para proteger los tejidos internos y luchar contra esa agresión, motivo por el que se forman ampollas o se desprenden las capas externas más dañadas.

El poder destructivo de las llamas también se manifiesta cuando se producen fuegos o incendios por accidente. Para controlarlos, es imprescindible conocer los procesos implicados, identificar las sustancias combustibles, controlar el aporte de oxígeno –reactivo imprescindible en cualquier fuego– y el suministro de agua, para disminuir la temperatura y dificultar la formación de compuestos gaseosos, que son los que finalmente arden.

Como en la mayor parte de los procesos importantes que tienen lugar en nuestra vida diaria, el fuego viene determinado por principios básicos de química y física. Por eso, para su uso eficiente y prevención de sus defectos dañinos, es imprescindible el conocimiento científico.

El museo interactivo Parque de las Ciencias de Andalucía y su Unidad de Cultura Científica e Innovación colaboran en la sección The Conversation Júnior.

Adela Muñoz Páez, es profesora de Química Inorgánica, Universidad de Sevilla . Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.