Wat is potentiële chemische energie?
Potentiële chemische energie is energie opgeslagen in een materiaal dat kan worden vrijgegeven door een chemische reactie. Deze energie kan afkomstig zijn van het combineren van atomen of moleculen of van het uit elkaar breken van moleculen uit elkaar. Het wordt vrijgegeven in de vorm van warmte, licht of beide. Gewoonlijk is een soort trigger nodig om potentiële energie vrij te geven, maar deze trigger kan zo eenvoudig zijn als het alleen maar mengen van twee materialen, zoals het toevoegen van het zeer reactieve metaal, kalium, met water, wat resulteert in een zeer sterke reactie die veel warmte vrijgeeft.
De vorming en het breken van bindingen tussen atomen is de bron van alle potentiële chemische energie. Afhankelijk van de sterkte van dergelijke bindingen zal de hoeveelheid opgeslagen energie variëren. Zeer sterke obligaties slaan een kleine hoeveelheid energie op en zwakke obligaties slaan grotere hoeveelheden op. Sterke bindingen zijn zeer stabiel en vereisen extra energie om te breken, wat betekent dat er minder energie wordt vrijgegeven wanneer het wordt verbroken. Het tegenovergestelde geldt voor zwakke bindingen, dus ze vereisen weinig toegevoegde energie als een trigger to Breek en los van veel energie.
Dit principe van potentiële chemische energie is de basis voor ons gebruik van veel van de energiebronnen ter wereld. Koolwaterstofbrandstoffen, ook bekend als fossiele brandstoffen, zoals steenkool, aardolie en de verfijnde derivaten, bevatten zeer grote hoeveelheden potentiële chemische energie. Wanneer ze worden verbrand, worden de moleculen van deze stoffen gecombineerd met zuurstof. Dit resulteert in het breken van sommige van de moleculaire bindingen tussen bepaalde atomen in de moleculen en de vorming van anderen als zuurstofatomen worden opgenomen in de moleculaire structuur, een proces dat bekend staat als oxidatie. Het resultaat is de afgifte van potentiële chemische energie in de vorm van warmte en licht, maar met name warmte, die wordt benut en gebruikt om machines te voeden en omgezet in elektriciteit.
opgeslagen energie wordt uitgedrukt in standaard internationale eenheden (SI) van megajoulees per kilogram (mj/kg) en thE hoeveelheid energie opgeslagen in een stof in relatie tot een bepaalde massa wordt energiedichtheid genoemd. Dit maakt een vergelijking van de hoeveelheid potentiële chemische energie die in de ene substantie naar de andere wordt opgeslagen door massa. Dit type energie kan op verschillende manieren worden vrijgegeven. Voor fossiele brandstoffen wordt het meestal vrijgegeven door te verbranden. Voor stoffen zoals voedingsmiddelen wordt het vrijgegeven tijdens de metabolische processen van het lichaam, die chemisch identiek zijn aan branden, maar een veel langzamere en gecontroleerde snelheid worden uitgevoerd.
Explosieven zoals dynamiet en nitroglycerine geven hun potentiële chemische energie zeer snel vrij, wat hen hun explosieve eigenschappen geeft. De meeste explosieven hebben een relatief lage hoeveelheid potentiële chemische energie per massa, zelfs in vergelijking met dingen als suiker, maar hun chemische eigenschappen zorgen ervoor dat deze energie bijna onmiddellijk wordt vrijgegeven. Nitroglycerine bevat bijvoorbeeld 6,5 MJ/kg en rauwe suikerriet bevat 19 MJ/kg.