Chemische energie

chemische energie is het potentieel van een chemische stof om een chemische reactie te ondergaan en om te zetten in andere stoffen., Enkele voorbeelden van opslagmedia van chemische energie zijn batterijen, voedsel en benzine. Het breken of maken van chemische bindingen gaat om energie, die ofwel kan worden geabsorbeerd of geëvolueerd uit een chemisch systeem.

energie die kan vrijkomen of worden geabsorbeerd als gevolg van een reactie tussen een reeks chemische stoffen is gelijk aan het verschil tussen de energie-inhoud van de producten en de reagentia, indien de begin-en eindtemperaturen gelijk zijn. Deze verandering in energie kan worden geschat aan de hand van de bindingsenergieën van de verschillende chemische bindingen in de reagentia en producten., Het kan ook worden berekend uit Δ R ∘ r e a c t a n t s {\displaystyle \Delta {U_{f}^{\circ }}_{\mathrm {reactanten} }} , de interne energie van de vorming van reactieve moleculen, en Δ R ∘ p r o d u c t e n {\displaystyle \Delta {U_{f}^{\circ }}_{\mathrm {producten} }} de interne energie van de vorming van het product moleculen., De interne energieverandering van een chemisch proces is gelijk aan de uitgewisselde warmte als deze wordt gemeten onder omstandigheden van constant volume en gelijke begin-en eindtemperatuur, zoals in een gesloten container zoals een bomcalorimeter. Echter, onder omstandigheden van constante druk, zoals in reacties in vaten die open zijn voor de atmosfeer, is de gemeten warmteverandering niet altijd gelijk aan de interne energieverandering, omdat Druk-volume werk ook energie vrijgeeft of absorbeert., (De warmteverandering bij constante druk wordt de enthalpieverandering genoemd; in dit geval de enthalpieverandering van reactie, indien de begin-en eindtemperaturen gelijk zijn).

een andere nuttige term is de verbrandingswarmte, die meestal de energie is van de zwakke dubbele bindingen van moleculaire zuurstof die vrijkomen als gevolg van een verbrandingsreactie en vaak wordt toegepast in de studie van brandstoffen., Voedsel is vergelijkbaar met koolwaterstof-en koolhydraatbrandstoffen, en wanneer het wordt geoxideerd tot kooldioxide en water, is de energie die vrijkomt analoog aan de verbrandingswarmte (hoewel niet op dezelfde manier beoordeeld als een koolwaterstofbrandstof — zie voedselenergie).

chemische potentiële energie is een vorm van potentiële energie die verband houdt met de structuur van atomen of moleculen. Deze regeling kan het resultaat zijn van chemische bindingen binnen een molecuul of anderszins. Chemische energie van een chemische stof kan door een chemische reactie worden omgezet in andere vormen van energie., Als voorbeeld, wanneer een brandstof wordt verbrand de chemische energie van moleculaire zuurstof wordt omgezet in warmte, en hetzelfde is het geval met de vertering van voedsel gemetaboliseerd in een biologisch organisme. Groene planten transformeren zonne-energie in chemische energie (meestal zuurstof) door het proces dat bekend staat als fotosynthese, en elektrische energie kan worden omgezet in chemische energie en vice versa door elektrochemische reacties.,

de vergelijkbare term chemische potentiaal wordt gebruikt om aan te geven of een stof een verandering van configuratie kan ondergaan, in de vorm van een chemische reactie, ruimtelijk transport, deeltjesuitwisseling met een reservoir, enz. Het is geen vorm van potentiële energie zelf, maar is nauwer verwant aan vrije energie., De verwarring in terminologie komt voort uit het feit dat in andere gebieden van de fysica die niet door entropie worden gedomineerd, alle potentiële energie beschikbaar is om nuttig werk te doen en het systeem ertoe aanzet spontaan configuratieveranderingen te ondergaan, en dus is er geen onderscheid tussen “vrije” en “niet-vrije” potentiële energie (vandaar het ene woord “potentieel”)., Echter, in systemen van grote entropie zoals chemische systemen, wordt de totale hoeveelheid energie aanwezig (en behouden door de eerste wet van de thermodynamica) waarvan deze chemische potentiële energie deel uitmaakt, gescheiden van de hoeveelheid van die energie—thermodynamische vrije energie (waarvan het chemische potentieel is afgeleid)—die (lijkt) het systeem spontaan voort te drijven naarmate de entropie toeneemt (in overeenstemming met de tweede wet).