Hva er potensiell kjemisk energi?

Potensiell kjemisk energi er energi som er lagret i et materiale som kan frigjøres gjennom en kjemisk reaksjon. Denne energien kan komme fra å kombinere atomer eller molekyler eller fra å bryte molekyler fra hverandre. Det frigjøres i form av varme, lys eller begge deler. Vanligvis er det nødvendig med en type trigger for å frigjøre potensiell energi, men denne utløseren kan være så enkel som å bare blande to materialer sammen, for eksempel å tilsette det sterkt reaktive metallet, kalium, med vann, noe som resulterer i en veldig sterk reaksjon som frigjør mye av varme.

Dannelse og brudd på bindinger mellom atomer er kilden til all potensiell kjemisk energi. Avhengig av styrken til slike bindinger, vil mengden lagret energi variere. Svært sterke obligasjoner lagrer en liten mengde energi, og svake obligasjoner lagrer større mengder. Sterke bindinger er veldig stabile og krever ekstra energi for å bryte, noe som betyr at mindre energi frigjøres når det brytes. Det motsatte er tilfelle for svake bindinger, så de krever lite tilsatt energi som en trigger til å bryte og frigjøre mye energi.

Dette prinsippet om potensiell kjemisk energi er grunnlaget for vår bruk av mange av verdens energikilder. Hydrokarbonbrensel, også kjent som fossile brensler, for eksempel kull, petroleum og raffinerte derivater, inneholder veldig store mengder potensiell kjemisk energi. Ved forbrenning blir molekylene i disse stoffene kombinert med oksygen. Dette resulterer i brudd på noen av de molekylære bindinger mellom visse atomer i molekylene og dannelse av andre som oksygenatomer blir inkorporert i molekylstrukturen, en prosess kjent som oksidasjon. Resultatet er frigjøring av potensiell kjemisk energi i form av varme og lys, men spesielt varme, som blir utnyttet og brukt til å drive maskiner og konvertert til strøm.

Lagret energi uttrykkes i internasjonale standardenheter (SI) på megajouler per kilogram (Mj / kg), og energimengden som er lagret i et stoff i forhold til en gitt masse kalles energitetthet. Dette muliggjør sammenligning av mengden potensiell kjemisk energi lagret i et stoff til et annet etter masse. Denne typen energi kan frigjøres på forskjellige måter. For fossilt brensel frigjøres det vanligvis ved forbrenning. For stoffer som mat, frigjøres det under kroppens metabolske prosesser, som er kjemisk identiske med brenning, men utføres mye langsommere og kontrollert.

Eksplosiver som dynamitt og nitroglyserin frigjør potensiell kjemisk energi veldig raskt, noe som gir dem eksplosive egenskaper. De fleste eksplosiver har en relativt liten mengde potensiell kjemisk energi etter masse, selv i sammenligning med ting som sukker, men deres kjemiske egenskaper gjør at denne energien kan frigjøres nesten øyeblikkelig. For eksempel inneholder nitroglyserin 6,5 Mj / kg og rått sukkerrør inneholder 19 Mj / kg.