Vad är potentiell kemisk energi?
Potentiell kemisk energi är energi lagrad i ett material som kan frigöras genom en kemisk reaktion. Denna energi kan komma från att kombinera atomer eller molekyler eller från att bryta molekyler isär. Det släpps i form av värme, ljus eller båda. Vanligtvis krävs någon typ av utlösare för att frigöra potentiell energi, men denna utlösare kan vara så enkel som att bara blanda två material ihop, till exempel att tillsätta den mycket reaktiva metallen, kalium, med vatten, vilket resulterar i en mycket stark reaktion som frigör mycket av värme.
Bildningen och brytningen av bindningar mellan atomer är källan till all potentiell kemisk energi. Beroende på styrkan hos sådana bindningar kommer mängden lagrad energi att variera. Mycket starka obligationer lagrar en liten mängd energi och svaga obligationer lagrar större mängder. Starka bindningar är mycket stabila och kräver extra energi för att bryta, vilket innebär att mindre energi frigörs när det bryts. Det motsatta gäller för svaga bindningar, så de kräver lite tillsatt energi som en trigger för att bryta och släppa en hel del energi.
Denna princip om potentiell kemisk energi är grunden för vår användning av många av världens energikällor. Kolvätebränslen, även känd som fossila bränslen, som kol, petroleum och dess raffinerade derivat, innehåller mycket stora mängder potentiell kemisk energi. Vid bränning kombineras molekylerna i dessa ämnen med syre. Detta resulterar i att vissa molekylbindningar bryts mellan vissa atomer i molekylerna och bildandet av andra som syreatomer införlivas i molekylstrukturen, en process som kallas oxidation. Resultatet är frisläppande av potentiell kemisk energi i form av värme och ljus, men särskilt värme, som utnyttjas och används för att driva maskiner och omvandlas till el.
Lagrad energi uttrycks i internationella standardenheter (SI) av megajoule per kilogram (Mj / kg), och mängden energi lagrad i ett ämne i förhållande till en given massa kallas energitäthet. Detta möjliggör jämförelse av mängden potentiell kemisk energi lagrad i en substans till en annan med massa. Denna typ av energi kan frigöras på olika sätt. För fossila bränslen släpps det vanligtvis genom förbränning. För ämnen som livsmedel frisätts det under kroppens metaboliska processer, som är kemiskt identiska med förbränning men utförs mycket långsammare och kontrollerad.
Sprängämnen som dynamit och nitroglycerin frigör deras potentiella kemiska energi mycket snabbt, vilket ger dem deras explosiva egenskaper. De flesta sprängämnen har en relativt låg mängd potentiell kemisk energi i massa, även i jämförelse med saker som socker, men deras kemiska egenskaper gör det möjligt att släppa ut denna energi nästan omedelbart. Till exempel innehåller nitroglycerin 6,5 Mj / kg och rått sockerrör innehåller 19 Mj / kg.