Что такое потенциальная химическая энергия?

Потенциальная химическая энергия - это энергия, запасенная в материале, который может выделяться в результате химической реакции. Эта энергия может исходить от объединения атомов или молекул или от разделения молекул на части. Это выпущено в форме высокой температуры, света или обоих. Обычно для высвобождения потенциальной энергии необходим некоторый тип триггера, но этот триггер может быть таким же простым, как простое смешивание двух материалов, таких как добавление высокореакционноспособного металла, калия, с водой, что приводит к очень сильной реакции, которая выделяет много тепла.

Образование и разрыв связей между атомами является источником всей потенциальной химической энергии. В зависимости от силы таких связей количество накопленной энергии будет варьироваться. Очень сильные связи хранят небольшое количество энергии, а слабые - большие. Сильные связи очень стабильны и требуют дополнительной энергии для разрушения, что означает, что при разрушении выделяется меньше энергии Противоположность верна для слабых связей, поэтому им требуется немного дополнительной энергии в качестве триггера для разрушения и высвобождения большого количества энергии.

Этот принцип потенциальной химической энергии является основой для использования нами многих мировых источников энергии. Углеводородное топливо, также известное как ископаемое топливо, такое как уголь, нефть и его рафинированные производные, содержит очень большое количество потенциальной химической энергии. При сгорании молекулы этих веществ соединяются с кислородом. Это приводит к разрыву некоторых молекулярных связей между определенными атомами в молекулах и образованию других, когда атомы кислорода включаются в молекулярную структуру, процесс, известный как окисление. Результатом является высвобождение потенциальной химической энергии в форме тепла и света, но особенно тепла, которое используется и используется для питания машин и преобразуется в электричество.

Накопленная энергия выражается в стандартных международных единицах (СИ) мегаджоулей на килограмм (МДж / кг), а количество энергии, запасенной в веществе по отношению к данной массе, называется плотностью энергии. Это позволяет сравнивать количество потенциальной химической энергии, хранимой в одном веществе, с другим по массе. Этот тип энергии может быть выделен по-разному. Что касается ископаемого топлива, оно обычно выделяется при сжигании. Для таких веществ, как пища, он выделяется во время обменных процессов в организме, которые химически идентичны сжиганию, но осуществляются гораздо медленнее и контролируются.

Взрывчатые вещества, такие как динамит и нитроглицерин, очень быстро выделяют свою потенциальную химическую энергию, что придает им взрывные свойства. Большинство взрывчатых веществ имеют относительно небольшое количество потенциальной химической энергии по массе, даже по сравнению с такими вещами, как сахар, но их химические свойства позволяют этой энергии выделяться практически мгновенно. Например, нитроглицерин содержит 6,5 МДж / кг, а сырой сахарный тростник содержит 19 МДж / кг.