Cos'è la potenziale energia chimica?
L'energia chimica potenziale è l'energia immagazzinata in un materiale che può essere rilasciato attraverso una reazione chimica. Questa energia può venire dalla combinazione di atomi o molecole o dalla rottura di molecole. Viene rilasciato sotto forma di calore, luce o entrambi. Di solito è necessario un qualche tipo di innesco per liberare energia potenziale, ma questo innesco può essere semplice come semplicemente mescolare due materiali insieme, come l'aggiunta del metallo altamente reattivo, il potassio, con l'acqua, risultando in una reazione molto forte che rilascia molto di calore.
La formazione e la rottura dei legami tra gli atomi è la fonte di tutta l'energia potenziale chimica. A seconda della forza di tali legami, la quantità di energia immagazzinata varierà. Le obbligazioni molto forti immagazzinano una piccola quantità di energia e le obbligazioni deboli immagazzinano quantità maggiori. I legami forti sono molto stabili e richiedono energia aggiuntiva per rompersi, il che significa che viene rilasciata meno energia quando viene rotta. È vero il contrario dei legami deboli, quindi richiedono poca energia aggiuntiva come fattore scatenante per rompere e rilasciare molta energia.
Questo principio di potenziale energia chimica è la base per il nostro uso di molte delle fonti energetiche mondiali. I carburanti a base di idrocarburi, noti anche come combustibili fossili, come carbone, petrolio e suoi derivati raffinati, contengono grandi quantità di energia chimica potenziale. Quando vengono bruciati, le molecole di queste sostanze vengono combinate con l'ossigeno. Ciò provoca la rottura di alcuni dei legami molecolari tra determinati atomi nelle molecole e la formazione di altri quando gli atomi di ossigeno sono incorporati nella struttura molecolare, un processo noto come ossidazione. Il risultato è il rilascio di energia chimica potenziale sotto forma di calore e luce, ma in particolare di calore, che viene sfruttato e utilizzato per alimentare le macchine e convertito in elettricità.
L'energia immagazzinata è espressa in unità internazionali standard (SI) di megajoule per chilogrammo (Mj / kg) e la quantità di energia immagazzinata in una sostanza in relazione a una data massa è chiamata densità di energia. Ciò consente il confronto tra la quantità di energia chimica potenziale immagazzinata in una sostanza e l'altra in massa. Questo tipo di energia può essere rilasciato in diversi modi. Per i combustibili fossili, di solito viene rilasciato bruciando. Per sostanze come gli alimenti, viene rilasciato durante i processi metabolici del corpo, che sono chimicamente identici al bruciore ma vengono eseguiti con una velocità molto più lenta e controllata.
Esplosivi come dinamite e nitroglicerina rilasciano la loro potenziale energia chimica molto rapidamente, il che conferisce loro le loro proprietà esplosive. La maggior parte degli esplosivi ha una quantità relativamente bassa di energia chimica potenziale in massa, anche rispetto a cose come lo zucchero, ma le loro proprietà chimiche consentono a questa energia di essere rilasciata quasi istantaneamente. Ad esempio, la nitroglicerina contiene 6,5 Mj / kg e la canna da zucchero grezza contiene 19 Mj / kg.