Was ist potenzielle chemische Energie?
Mögliche chemische Energie ist die in einem Material gespeicherte Energie, die durch eine chemische Reaktion freigesetzt werden kann. Diese Energie kann durch die Kombination von Atomen oder Molekülen oder durch das Aufbrechen von Molekülen entstehen. Es wird in Form von Wärme, Licht oder beidem freigesetzt. Normalerweise ist eine Art von Auslöser erforderlich, um potenzielle Energie freizusetzen. Dieser Auslöser kann jedoch so einfach sein, dass nur zwei Materialien zusammengemischt werden, z von Wärme.
Das Bilden und Aufbrechen von Bindungen zwischen Atomen ist die Quelle aller potentiellen chemischen Energie. Abhängig von der Stärke solcher Bindungen variiert die Menge der gespeicherten Energie. Sehr starke Anleihen speichern eine kleine Menge Energie und schwache Anleihen speichern größere Mengen. Starke Bindungen sind sehr stabil und erfordern zusätzliche Energie zum Brechen, was bedeutet, dass beim Brechen weniger Energie freigesetzt wird. Das Gegenteil trifft auf schwache Bindungen zu, daher benötigen sie wenig zusätzliche Energie als Auslöser, um eine große Menge Energie aufzubrechen und freizusetzen.
Dieses Prinzip der potenziellen chemischen Energie ist die Grundlage für die Nutzung vieler Energiequellen der Welt. Kohlenwasserstoffbrennstoffe, auch als fossile Brennstoffe bekannt, wie Kohle, Erdöl und seine raffinierten Derivate, enthalten sehr große Mengen potenzieller chemischer Energie. Beim Verbrennen verbinden sich die Moleküle dieser Substanzen mit Sauerstoff. Dies führt zum Aufbrechen einiger der Molekülbindungen zwischen bestimmten Atomen in den Molekülen und zur Bildung anderer, wenn Sauerstoffatome in die Molekülstruktur eingebaut werden, ein Vorgang, der als Oxidation bekannt ist. Das Ergebnis ist die Freisetzung potenzieller chemischer Energie in Form von Wärme und Licht, insbesondere von Wärme, die genutzt und zum Antreiben von Maschinen und zur Umwandlung in Elektrizität verwendet wird.
Die gespeicherte Energie wird in internationalen Standardeinheiten (SI) von Megajoule pro Kilogramm (Mj / kg) ausgedrückt, und die in einem Stoff gespeicherte Energiemenge in Bezug auf eine bestimmte Masse wird als Energiedichte bezeichnet. Dies ermöglicht einen Vergleich der Menge an potentieller chemischer Energie, die in einem Stoff gespeichert ist, mit einer anderen Masse. Diese Art von Energie kann auf verschiedene Arten freigesetzt werden. Bei fossilen Brennstoffen wird es normalerweise durch Verbrennung freigesetzt. Bei Substanzen wie Lebensmitteln wird es während der Stoffwechselprozesse des Körpers freigesetzt, die chemisch mit dem Verbrennen identisch sind, jedoch viel langsamer und kontrollierter ablaufen.
Sprengstoffe wie Dynamit und Nitroglycerin setzen ihre potenzielle chemische Energie sehr schnell frei und verleihen ihnen so ihre explosiven Eigenschaften. Die meisten Sprengstoffe haben eine relativ geringe Menge an potenzieller chemischer Energie, selbst im Vergleich zu Dingen wie Zucker. Aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften kann diese Energie jedoch fast augenblicklich freigesetzt werden. Beispielsweise enthält Nitroglycerin 6,5 Mj / kg und Rohzuckerrohr enthält 19 Mj / kg.