Co to jest chemiczna energia potencjalna?
Energia potencjalna chemiczna to energia zmagazynowana w atomach i wiązaniach między atomami, która może zostać uwolniona w wyniku różnych reakcji chemicznych. Przykładem znanym większości ludzi jest energia uwalniana podczas spalania paliw kopalnych, takich jak benzyna. W tym przypadku chemiczna energia potencjalna benzyny jest uwalniana głównie w postaci ciepła. Ciało ludzkie uwalnia chemiczną energię potencjalną żywności do wykorzystania jako paliwo. Potencjalna energia chemiczna jest obecna w wielu związkach i chemikaliach, zarówno naturalnie występujących, jak i wytworzonych przez człowieka.
Wiązania między atomami są źródłem całej potencjalnej energii chemicznej. Atomy z bardzo silnymi wiązaniami typu jonowego lub kowalencyjnego mają stosunkowo niski potencjał energii chemicznej, ponieważ wymaga dużej ilości energii zewnętrznej po prostu do zerwania wiązań. Słabsze wiązania, takie jak te typu van der Waala, mają więcej potencjalnej energii chemicznej, ponieważ wymagają stosunkowo małej energii do zerwania.
Energia jest uwalniana, gdy wiązania te tworzą się między atomami, a energia w reakcjach chemicznych nie jest tworzona ani niszczona. Oznacza to, że reakcje chemiczne można analizować jak równania matematyczne. Ponieważ silne wiązanie wymaga zerwania dużej ilości energii, musi to oznaczać, że gdy tworzy się to samo wiązanie, uwalniana jest duża ilość energii. Zgodnie z tą samą logiką, gdy powstaje słabe wiązanie, uwalniana jest stosunkowo niewielka energia.
Na przykład, gdy dwa atomy wodoru wiążą się, tworząc cząsteczkę gazowego wodoru, tworzą silne wiązanie. Do osiągnięcia tego wymaga niewiele energii z zewnątrz. Energia chemiczna atomów jest uwalniana jako ciepło i światło. Aby zerwać wiązanie między dwoma atomami, ta sama ilość energii, która została uwolniona podczas ich wiązania, musi zostać przyłożona do zerwania wiązania. Energia ta zostanie zaabsorbowana przez atomy.
Codziennie spotykamy się z mechanizmami uwalniania potencjalnej energii chemicznej. Spalanie gazu w naszych samochodach to tylko jeden sposób. Energia ta jest uwalniana przez połączenie cząsteczek tlenu z cząsteczkami paliwa. Cząsteczki tlenu i cząsteczki paliwa są związane stosunkowo słabymi wiązaniami. Kiedy paliwo pali się, cząsteczki tlenu i paliwa rozpadają się i rekombinują jako cząsteczki dwutlenku węgla i wody, które powstają z bardzo silnymi wiązaniami, dzięki czemu uwalniana jest duża ilość energii. Energia ta jest następnie przetwarzana przez silnik na energię kinetyczną i wykorzystywana do poruszania pojazdem.