L’énergie chimique

L’énergie chimique est le potentiel d’une substance chimique à subir une réaction chimique pour se transformer en d’autres substances., Quelques exemples de supports de stockage d’énergie chimique comprennent les batteries, la nourriture et l’essence. La rupture ou la fabrication de liaisons chimiques implique de l’énergie, qui peut être absorbée ou évoluée à partir d’un système chimique.

L’énergie qui peut être libérée ou absorbée par une réaction entre un ensemble de substances chimiques est égale à la différence entre le contenu énergétique des produits et les réactifs, si les températures initiales et finales sont les mêmes. Ce changement d’énergie peut être estimé à partir des énergies de liaison des différentes liaisons chimiques dans les réactifs et les produits., Il peut également être calculé à partir de Δ U f r r e a c t a n t s {\displaystyle \Delta {U_{f}^{\circ }}_{\mathrm {réactifs} }} , l’énergie interne de formation des molécules réactives, et Δ U f p p r o d u c t s {\displaystyle \Delta {U_{f}^{\circ }}_{\mathrm {products} }} l’énergie interne de formation des molécules du produit., Le changement d’énergie interne d’un processus chimique est égal à la chaleur échangée s’il est mesuré dans des conditions de volume constant et de température initiale et finale égale, comme dans un récipient fermé tel qu’un calorimètre à bombe. Cependant, dans des conditions de pression constante, comme dans les réactions dans les vaisseaux ouverts à l’atmosphère, le changement de chaleur mesuré n’est pas toujours égal au changement d’énergie interne, car le travail pression-volume libère ou absorbe également de l’énergie., (Le changement de chaleur à pression constante est appelé changement d’enthalpie; dans ce cas, l’enthalpie de réaction, si les températures initiales et finales sont égales).

Un autre terme utile est la chaleur de combustion, qui est l’énergie principalement des doubles liaisons faibles de l’oxygène moléculaire libérée par une réaction de combustion et souvent appliquée dans l’étude des carburants., Les aliments sont similaires aux combustibles hydrocarbonés et glucidiques, et lorsqu’ils sont oxydés en dioxyde de carbone et en eau, l’énergie libérée est analogue à la chaleur de combustion (bien qu’elle ne soit pas évaluée de la même manière qu’un combustible hydrocarboné — voir énergie alimentaire).

L’énergie potentielle chimique est une forme d’énergie potentielle liée à la disposition structurelle des atomes ou des molécules. Cette disposition peut être le résultat de liaisons chimiques à l’intérieur d’une molécule ou autrement. L’énergie chimique d’une substance chimique peut être transformée en d’autres formes d’énergie par une réaction chimique., Par exemple, lorsqu’un combustible est brûlé, l’énergie chimique de l’oxygène moléculaire est convertie en chaleur, et il en va de même pour la digestion des aliments métabolisés dans un organisme biologique. Les plantes vertes transforment l’énergie solaire en énergie chimique (principalement de l’oxygène) par le processus connu sous le nom de photosynthèse, et l’énergie électrique peut être convertie en énergie chimique et vice versa par des réactions électrochimiques.,

Le terme semblable potentiel chimique est utilisé pour indiquer le potentiel d’une substance à subir un changement de configuration, soit sous la forme d’une réaction chimique, transport spatial, de particules d’échange avec un réservoir, etc. Ce n’est pas une forme de l’énergie potentielle elle-même, mais est plus étroitement liée à l’énergie libre., La confusion dans la terminologie provient du fait que dans d’autres domaines de la physique non dominés par l’entropie, toute l’énergie potentielle est disponible pour faire un travail utile et pousse le système à subir spontanément des changements de configuration, et il n’y a donc pas de distinction entre l’énergie potentielle « libre » et « non libre » (d’où le seul mot « potentiel »)., Cependant, dans les systèmes de grande entropie tels que les systèmes chimiques, la quantité totale d’énergie présente (et conservée par la première loi de la thermodynamique) dont cette Énergie Potentielle chimique fait partie, est séparée de la quantité de cette énergie—l’Énergie Libre thermodynamique (dont le potentiel chimique est dérivé)—qui (semble) faire avancer le système spontanément à mesure que son entropie augmente (conformément à la deuxième loi).