Co je to potenciální chemická energie?

Potenciální chemická energie je energie uložena v materiálu, který může být uvolněn chemickou reakcí. Tato energie může pocházet z kombinace atomů nebo molekul nebo od rozbití molekul od sebe. Vypouští se ve formě tepla, světla nebo obojí. K uvolnění potenciální energie je obvykle nutný určitý typ spouště, ale tento spouštěč může být stejně jednoduchý jako jen smíchání dvou materiálů dohromady, jako je přidání vysoce reaktivního kovu, draslíku, s vodou, což vede k velmi silné reakci, která uvolňuje velké množství tepla.

Tvorba a rozbití vazeb mezi atomy je zdrojem veškeré potenciální chemické energie. V závislosti na síle takových vazeb se množství uložené energie liší. Velmi silné vazby ukládají malé množství energie a slabé vazby ukládají větší množství. Silné vazby jsou velmi stabilní a vyžadují přidanou energii, aby se rozbila, což znamená, že se při rozbití uvolní méně energie. Opak platí o slabých vazbách, takže vyžadují malou přidanou energii jako spouštěč to Rozbijte a uvolněte spoustu energie.

Tento princip potenciální chemické energie je základem pro naše využití mnoha světových zdrojů energie. Uhlovodíková paliva, známá také jako fosilní paliva, jako je uhlí, ropa a její rafinované deriváty, obsahují velmi velké množství potenciální chemické energie. Při spálení jsou molekuly těchto látek kombinovány s kyslíkem. To má za následek přerušení některých molekulárních vazeb mezi určitými atomy v molekulách a tvorba jiných jako atomů kyslíku je začleněna do molekulární struktury, což je proces známý jako oxidace. Výsledkem je uvolňování potenciální chemické energie ve formě tepla a světla, ale zejména teplo, které je využíváno a používáno k napájení strojů a převedeno na elektřinu.

Uložená energie je vyjádřena ve standardních mezinárodních jednotkách (SI) megajoules na kilogram (MJ/kg) a thMnožství energie uložené v látce ve vztahu k dané hmotě se nazývá hustota energie. To umožňuje srovnání množství potenciální chemické energie uložené v jedné látce k druhé hmotou. Tento typ energie může být uvolňován různými způsoby. U fosilních paliv je obvykle uvolňován Burningem. U látek, jako jsou potraviny, se uvolňuje během metabolických procesů těla, které jsou chemicky totožné s pálením, ale jsou prováděny mnohem pomalejší a kontrolovanou rychlostí.

Výbušniny, jako je dynamit a nitroglycerin, velmi rychle uvolňují svou potenciální chemickou energii, což jim dává jejich výbušné vlastnosti. Většina výbušnin má relativně nízké množství potenciální chemické energie hmotou, a to i ve srovnání s věcmi, jako je cukr, ale jejich chemické vlastnosti umožňují, aby tato energie byla téměř okamžitě uvolněna. Například nitroglycerin obsahuje 6,5 MJ/kg a surová cukrová třtina obsahuje 19 mJ/kg.