Что такое химическая потенциальная энергия?

Потенциальная энергия химического вещества - это энергия, которая накапливается в атомах и связывается между атомами и может выделяться в результате различных химических реакций. Пример, который знаком большинству людей, - это энергия, выделяемая при сжигании ископаемого топлива, такого как бензин. В этом случае химическая потенциальная энергия бензина выделяется в основном в виде тепла. Организм человека выделяет химическую потенциальную энергию пищи для использования в качестве топлива. Потенциальная энергия химического вещества присутствует во многих соединениях и химических веществах, как природных, так и искусственных.

Связи между атомами являются источником всей химической потенциальной энергии. Атомы с очень сильными связями ионного или ковалентного типа имеют относительно низкую потенциальную химическую энергию, поскольку для разрыва связей требуется большое количество внешней энергии. Более слабые связи, как у типа Ван-дер-Ваала, обладают большей потенциальной химической энергией, поскольку для их разрыва требуется относительно мало энергии.

Энергия высвобождается, когда эти связи образуются между атомами, а энергия в химических реакциях не создается и не разрушается. Это означает, что химические реакции могут быть проанализированы как математические уравнения. Поскольку сильная связь требует большого количества энергии, чтобы разрушиться, это должно означать, что когда эта самая связь образуется, высвобождается много энергии. По той же логике, когда образуется слабая связь, выделяется относительно мало энергии.

Например, когда два атома водорода соединяются, образуя молекулу газообразного водорода, они образуют прочную связь. Это требует мало внешней энергии для достижения. Химическая энергия атомов выделяется в виде тепла и света. Чтобы разорвать связь между двумя атомами, для разрыва связи необходимо приложить то же количество энергии, которое было высвобождено при их соединении. Эта энергия будет поглощена атомами.

Мы сталкиваемся с механизмами выделения химической потенциальной энергии каждый день. Сжигать газ в наших машинах - это только один из способов. Способ высвобождения этой энергии - это сочетание молекул кислорода с молекулами топлива. Молекулы кислорода и молекулы топлива связаны относительно слабыми связями. Когда топливо сгорает, молекулы кислорода и топлива распадаются на части и рекомбинируют в виде молекул углекислого газа и воды, которые образуются с очень прочными связями, поэтому выделяется большое количество энергии. Эта энергия затем преобразуется двигателем в кинетическую энергию и используется для движения транспортного средства.