Co je potenciální chemická energie?

Potenciální chemická energie je energie uložená v materiálu, který může být uvolněn chemickou reakcí. Tato energie může pocházet z kombinace atomů nebo molekul nebo z rozbíjení molekul od sebe. Uvolňuje se ve formě tepla, světla nebo obojí. Obvykle je nějaký typ spouště nutný k uvolnění potenciální energie, ale tento spouště může být stejně jednoduchý jako pouhé smíchání dvou materiálů dohromady, jako je přidání vysoce reaktivního kovu, draslíku, s vodou, což má za následek velmi silnou reakci, která uvolňuje velké množství tepla.

Vznik a přerušení vazeb mezi atomy je zdrojem veškeré potenciální chemické energie. V závislosti na síle takových vazeb se bude množství uložené energie měnit. Velmi silné vazby ukládají malé množství energie a slabé vazby ukládají větší množství. Silné vazby jsou velmi stabilní a vyžadují rozbití přidané energie, což znamená, že při rozbití se uvolní méně energie. Opak je pravdou slabých vazeb, takže vyžadují jen malou přidanou energii jako spouštěcí prostředek k rozbití a uvolnění velkého množství energie.

Tento princip potenciální chemické energie je základem našeho využívání mnoha světových energetických zdrojů. Uhlovodíková paliva, také známá jako fosilní paliva, jako je uhlí, ropa a její rafinované deriváty, obsahují velmi velké množství potenciální chemické energie. Při hoření se molekuly těchto látek kombinují s kyslíkem. To má za následek narušení některých molekulárních vazeb mezi určitými atomy v molekulách a vytvoření dalších, protože atomy kyslíku jsou začleněny do molekulární struktury, což je proces známý jako oxidace. Výsledkem je uvolnění potenciální chemické energie ve formě tepla a světla, ale zejména tepla, které je využíváno a používáno k pohonu strojů a přeměněno na elektřinu.

Uložená energie se vyjadřuje ve standardních mezinárodních jednotkách (SI) megajoul na kilogram (Mj / kg) a množství energie uložené v látce ve vztahu k dané hmotnosti se nazývá hustota energie. To umožňuje porovnání množství potenciální chemické energie uložené v jedné látce s druhou hmotou. Tento typ energie může být uvolňován různými způsoby. U fosilních paliv se obvykle uvolňuje spálením. U látek, jako jsou potraviny, se uvolňuje během metabolických procesů v těle, které jsou chemicky totožné s pálením, ale provádějí se mnohem pomaleji a kontrolovaně.

Výbušniny, jako je dynamit a nitroglycerin, velmi rychle uvolňují svou potenciální chemickou energii, což jim dává výbušné vlastnosti. Většina výbušnin má relativně nízké množství potenciální chemické energie podle hmotnosti, dokonce ve srovnání s věcmi, jako je cukr, ale jejich chemické vlastnosti umožňují, aby se tato energie uvolňovala téměř okamžitě. Například nitroglycerin obsahuje 6,5 Mj / kg a surový cukrový třtina obsahuje 19 Mj / kg.