Wat is chemische potentiële energie?
Chemische potentiële energie is energie die is opgeslagen in atomen en de bindingen tussen atomen en kan worden vrijgegeven door verschillende chemische reacties. Een voorbeeld waar de meeste mensen bekend mee zijn, is de energie die vrijkomt wanneer fossiele brandstoffen zoals benzine worden verbrand. In dit geval komt de chemische potentiële energie van de benzine voornamelijk vrij als warmte. Het menselijk lichaam geeft de chemische potentiële energie van voedsel vrij om als brandstof te gebruiken. Chemische potentiële energie is aanwezig in veel verbindingen en chemicaliën, zowel van nature voorkomend als door de mens gemaakt.
De bindingen tussen atomen zijn de bron van alle chemische potentiële energie. Atomen met zeer sterke bindingen van het ionische of covalente type hebben een relatief lage potentiële chemische energie, omdat het een grote hoeveelheid externe energie vereist om de bindingen te verbreken. Zwakkere bindingen, zoals die van het van der Waal-type, hebben meer potentiële chemische energie, omdat ze relatief weinig energie nodig hebben om te breken.
Energie komt vrij wanneer deze bindingen zich tussen atomen vormen en de energie in chemische reacties wordt niet gecreëerd of vernietigd. Dit betekent dat chemische reacties kunnen worden geanalyseerd zoals wiskundige vergelijkingen. Omdat een sterke binding een grote hoeveelheid energie vereist om te breken, moet dit betekenen dat wanneer diezelfde binding wordt gevormd, er veel energie vrijkomt. Volgens dezelfde logica komt er bij het vormen van een zwakke binding relatief weinig energie vrij.
Wanneer bijvoorbeeld twee waterstofatomen binden om een waterstofgasmolecuul te vormen, vormen ze een sterke binding. Dit vereist weinig externe energie om te bereiken. De chemische energie van de atomen komt vrij als warmte en licht. Om de binding tussen de twee atomen te verbreken, moet dezelfde hoeveelheid energie die vrijkwam bij het binden worden toegepast om de binding te verbreken. Deze energie zal worden opgenomen door de atomen.
We komen elke dag de mechanismen tegen van het vrijkomen van chemische potentiële energie. Gas verbranden in onze auto's is maar één manier. De manier waarop deze energie wordt vrijgegeven, is door de combinatie van zuurstofmoleculen met de moleculen van de brandstof. De zuurstofmoleculen en de brandstofmoleculen zijn gebonden met relatief zwakke bindingen. Wanneer de brandstof brandt, worden de zuurstof- en brandstofmoleculen uit elkaar gehaald en combineren ze zich als koolstofdioxide- en watermoleculen, die beide worden gevormd met zeer sterke bindingen, waardoor een grote hoeveelheid energie vrijkomt. Deze energie wordt vervolgens door de motor omgezet in kinetische energie en gebruikt om het voertuig te verplaatsen.