Qu'est-ce que l'énergie chimique potentielle?
L'énergie chimique potentielle est l'énergie stockée dans un matériau qui peut être libérée par une réaction chimique. Cette énergie peut provenir de la combinaison d'atomes ou de molécules ou de la fragmentation de molécules. Il est libéré sous forme de chaleur, de lumière ou des deux. Généralement, un certain type de déclencheur est nécessaire pour libérer de l'énergie potentielle, mais ce déclencheur peut être aussi simple que de mélanger deux matériaux, par exemple en ajoutant du métal hautement réactif, le potassium, à de l'eau, ce qui entraîne une réaction très forte qui libère beaucoup de chaleur.
La formation et la rupture des liens entre les atomes sont la source de toute énergie chimique potentielle. En fonction de la force de ces liaisons, la quantité d'énergie stockée variera. Les liaisons très fortes stockent une petite quantité d'énergie et les liaisons faibles, une plus grande quantité. Les liaisons fortes sont très stables et nécessitent une énergie supplémentaire pour se rompre, ce qui signifie que moins d'énergie est libérée lors de la rupture. Le contraire est vrai des liaisons faibles, elles nécessitent donc peu d’énergie supplémentaire pour se briser et libérer beaucoup d’énergie.
Ce principe d'énergie chimique potentielle est la base de notre utilisation de nombreuses sources d'énergie mondiales. Les carburants hydrocarbonés, également appelés combustibles fossiles, tels que le charbon, le pétrole et ses dérivés raffinés, contiennent de très grandes quantités d'énergie chimique potentielle. Lorsqu'elles sont brûlées, les molécules de ces substances sont combinées à de l'oxygène. Cela entraîne la rupture de certaines liaisons moléculaires entre certains atomes dans les molécules et la formation d'autres sous forme d'atomes d'oxygène qui sont incorporés dans la structure moléculaire, un processus connu sous le nom d'oxydation. Il en résulte un dégagement d'énergie chimique potentielle sous forme de chaleur et de lumière, mais en particulier de chaleur, qui est exploitée et utilisée pour alimenter des machines et convertie en électricité.
L'énergie stockée est exprimée en unités internationales standard (SI) de mégajoules par kilogramme (Mj / kg), et la quantité d'énergie stockée dans une substance par rapport à une masse donnée est appelée densité d'énergie. Cela permet de comparer la quantité d'énergie chimique potentielle stockée d'une masse à une autre. Ce type d'énergie peut être libéré de différentes manières. Pour les combustibles fossiles, il est généralement libéré par combustion. Pour les substances telles que les aliments, il est libéré au cours des processus métaboliques de l'organisme, chimiquement identiques à la combustion, mais à un rythme beaucoup plus lent et contrôlé.
Les explosifs tels que la dynamite et la nitroglycérine libèrent leur énergie chimique potentielle très rapidement, ce qui leur confère leurs propriétés explosives. La plupart des explosifs ont une quantité relativement faible d'énergie chimique potentielle en masse, même en comparaison avec du sucre, mais leurs propriétés chimiques permettent à cette énergie d'être libérée presque instantanément. Par exemple, la nitroglycérine contient 6,5 Mj / kg et la canne à sucre brute, 19 Mj / kg.