Chemische Energie (Deutsch)

Chemische Energie ist das Potenzial einer chemischen Substanz, eine chemische Reaktion zu erfahren, um sich in andere Substanzen umzuwandeln., Einige Beispiele für Speichermedien chemischer Energie umfassen Batterien, Lebensmittel und Benzin. Das Brechen oder Herstellen chemischer Bindungen beinhaltet Energie, die entweder absorbiert oder aus einem chemischen System entwickelt werden kann.

Energie, die aufgrund einer Reaktion zwischen einer Reihe chemischer Substanzen freigesetzt oder absorbiert werden kann, ist gleich der Differenz zwischen dem Energiegehalt der Produkte und den Reaktanten, wenn die Anfangs-und Endtemperatur gleich sind. Diese Energiewende kann aus den Bindungsenergien der verschiedenen chemischen Bindungen in den Reaktanten und Produkten abgeschätzt werden., Es kann auch berechnet werden aus Δ U f ∘ r e a c t a n t s {\displaystyle \Delta {U_{f}^{\circ }}_{\mathrm {Edukte} }} , die innere Energie der Bildung der edukt-Moleküle, und Δ U f ∘ p r o d u c t s {\displaystyle \Delta {U_{f}^{\circ }}_{\mathrm {Produkte} }} die innere Energie der Bildung von Produkt Moleküle., Die innere Energieänderung eines chemischen Prozesses ist gleich der ausgetauschten Wärme, wenn sie unter Bedingungen konstantem Volumen und gleicher Anfangs-und Endtemperatur gemessen wird, wie in einem geschlossenen Behälter wie einem Bombenkalorimeter. Unter konstanten Druckbedingungen, wie bei Reaktionen in atmosphärisch offenen Gefäßen, ist die gemessene Wärmeänderung jedoch nicht immer gleich der inneren Energiewende, da Druckvolumenarbeit auch Energie freisetzt oder absorbiert., (Die Wärmeänderung bei konstantem Druck wird als Enthalpieänderung bezeichnet; in diesem Fall die Enthalpie der Reaktion, wenn Anfangs-und Endtemperatur gleich sind).

Ein weiterer nützlicher Begriff ist die Verbrennungswärme, die hauptsächlich aus den schwachen Doppelbindungen von molekularem Sauerstoff besteht, die aufgrund einer Verbrennungsreaktion freigesetzt und häufig bei der Untersuchung von Brennstoffen angewendet werden., Lebensmittel ähneln Kohlenwasserstoff-und Kohlenhydratbrennstoffen, und wenn sie zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert werden, ist die freigesetzte Energie analog zur Verbrennungswärme (wenn auch nicht auf die gleiche Weise wie ein Kohlenwasserstoffbrennstoff bewertet — siehe Lebensmittelenergie).

Chemische Potentialenergie ist eine Form potentieller Energie, die mit der strukturellen Anordnung von Atomen oder Molekülen zusammenhängt. Diese Anordnung kann das Ergebnis chemischer Bindungen innerhalb eines Moleküls oder auf andere Weise sein. Chemische Energie einer chemischen Substanz kann durch eine chemische Reaktion in andere Energieformen umgewandelt werden., Wenn beispielsweise ein Brennstoff verbrannt wird, wird die chemische Energie des molekularen Sauerstoffs in Wärme umgewandelt, und das gleiche gilt für die Verdauung von Lebensmitteln, die in einem biologischen Organismus metabolisiert werden. Grüne Pflanzen wandeln Sonnenenergie durch den als Photosynthese bekannten Prozess in chemische Energie (hauptsächlich Sauerstoff) um, und elektrische Energie kann durch elektrochemische Reaktionen in chemische Energie umgewandelt werden und umgekehrt.,

Der ähnliche Begriff chemisches Potential wird verwendet, um das Potenzial einer Substanz anzuzeigen, eine Änderung der Konfiguration zu unterziehen, sei es in Form einer chemischen Reaktion, räumlichen Transport, Partikelaustausch mit einem Reservoir, etc. Es ist keine Form potenzieller Energie selbst, sondern steht in engem Zusammenhang mit freier Energie., Die Verwirrung in der Terminologie ergibt sich aus der Tatsache, dass in anderen Bereichen der Physik, die nicht von Entropie dominiert werden, die gesamte potentielle Energie zur Verfügung steht, um nützliche Arbeit zu leisten, und das System dazu antreibt, spontan Konfigurationsänderungen vorzunehmen, und daher gibt es keinen Unterschied zwischen „freier“ und „nicht freier“ potentieller Energie (daher das eine Wort „Potenzial“)., In Systemen großer Entropie wie chemischen Systemen wird jedoch die Gesamtmenge der vorhandenen (und durch den ersten Hauptsatz der Thermodynamik konservierten) Energie, zu der diese chemische Potentialenergie gehört, von der Menge dieser Energie—thermodynamische freie Energie (aus der das chemische Potential abgeleitet wird)—getrennt, die das System mit zunehmender Entropie (gemäß dem zweiten Gesetz) spontan vorwärts treibt.