A létező különféle energiák között megvan a kémiai energia. Ez egy vagy több vegyület molekulái közötti kémiai reakciók során található meg. Az a belső energia, amelyet egy test a benne lévő kémiai kötések típusai alapján birtokol, és amely az alkotóelemei között fordul elő. Ez az energia a közöttük lévő kémiai reakciókból felszabaduló mennyiség függvényében mérhető.
Ebben a cikkben elmondunk mindent, amit tudnia kell a kémiai energiáról és annak fontosságáról.
Főbb jellemzők
A kémiai energia mindig társul az anyaggal, amikor az anyagot alkotó atomok és molekulák kémiai kötései megváltoznak, kémiai energia jelenik meg. Ez történhet hőforrás vagy más anyag jelenlétében, amely kicserélődik a részecskékkel, és generálódik általában hő, fény vagy más, a reakcióból származó energia.
Ezért a kémiai energia a kémiai anyagokban található potenciális energia egyik formája. Amint ezek az anyagok részt vesznek a reakcióban, átalakulnak az energia más felhasználható formáivá. Így működik például a benzin és más fosszilis szénhidrogének égési folyamata.
Ennek az energiaformának a használata viszonylag új lehet az emberiség történetében, de a világ történetében nem: az ókortól kezdve az élet energiaszerzési folyamatokat, például fotoszintézist és kémiai szintézist használt az anyagok molekuláris kémiai potenciáljának kihasználására. Például a benzin kémiai energiát alakít mozgási energiává, ha mozgó járművekben használják.
Az energiamegmaradás törvénye szerint az energia átalakítható, de nem hozható létre vagy semmisíthető meg. Ezenkívül a kémiai energia a potenciális energia egy olyan formája, amelyet más energiaformákká alakítanak át, amelyek gyakorlati alkalmazással rendelkeznek az emberi életben, például fényenergia, hőenergia, kinetikus energia stb.
A kémiai energia előnyei és hátrányai
Ezt a fajta energiát az iparban és a termelésben használják, mivel vannak bizonyos előnyei. Nézzük meg, mi a kémiai energia különféle előnye:
- Remek teljesítménye van: Nagy teljesítményének köszönhetően nagy mennyiségű kémiai energia nem szükséges, hogy energiát nyerjen a molekuláiból.
- Lehetővé teszi az ügy módosítását: Az ilyen típusú energia előállításához lejátszódó kémiai reakciók különböző típusú anyagokat képesek előállítani, amelyek sok esetben felhasználhatók új anyagok előállítására.
- Lehetővé teszi a hulladékok újrafelhasználását és kihasználását: például a bioetanol és más bioüzemanyagok olyan szerves anyagokból képződnek, amelyek ilyen típusú energia felhasználása nélkül haszontalanul bomlana le.
Ne feledje, hogy az ilyen típusú energiának van néhány hátránya is. Nézzük meg, mi a kémiai energia különböző hátránya:
- Melléktermékei vannak: Ezek olyan termékek, amelyek szennyező anyagokká válhatnak, mint például a fosszilis tüzelőanyagok, amelyek használatuk során mérgező gázokat képeznek a légkörbe és szennyeznek.
- Állandó bemeneteket igényelnek: nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy egy kémiai reakció lejátszódásához szerves anyag fogyasztása vagy égése szükséges a kémiai reakció betáplálásához.
Az élelmiszerek kémiai energiája
A mindennap elfogyasztott ételek ideális példája a kémiai energiának és annak felhasználásának. Ezek az ételek különböző szerves anyagokat tartalmaznak, amelyek szükségesek ahhoz, hogy energiát szolgáltassanak testünknek, mintha üzemanyag lenne az autó motorjaihoz.
Ezeket a szerves anyagokat a szervezetünk bontja, hogy glükózt nyerjen, amely a sejtlégzés során oxidálódik, és nagy mennyiségű hőt szabadít fel kalóriák formájában a testi funkciók fenntartása érdekében. A felesleges glükóz zsírokká alakul, amely tartalékként szolgál a jövőbeni szükségletekhez. Ez a kémiai energia hasznosításának egyik típusa a glükóz mechanikai energia előállításához, amelyet mozgáshoz, beszédhez, álláshoz, futáshoz használunkstb. Ezenkívül a neuronok által felhasznált elektromos energiát is fokozzák, amely lehetővé teszi számunkra a gondolkodást.
A kémiai energia típusai
A reakciónak 6 alapvető típusa van:
- Égés: Arra használják, hogy nagy energiát nyerjenek, amellyel az autók és az áram áramlik.
- Szintézis: Ez az az energia, amelyet akkor bocsátanak ki, amikor két egyszerű anyag összeáll és összetettebbé válik.
- Egyszerű görgetés: az egyik anyag atomja átkerül egy másik anyagba.
- Dupla műszak: két anyag atomjai kicserélődnek egymással.
- Bomlás: egy összetett anyag egyszerűbb anyaggá válik.
Példák
Miután megtudtuk, mi a kémiai energia, és mik az előnyei és hátrányai, most itt az ideje, hogy megnézzük a leggyakoribb példákat:
- Fosszilis tüzelőanyagok: itt a benzin, a dízel és a kőolaj alapú üzemanyagok vannak túlsúlyban. Mindegyik olyan molekulasorozatból áll, amelyek szén- és hidrogénatomokon alapulnak, és amelyek kötéseit oxigén jelenlétében meg lehet bontani, hogy nagy mennyiségű energia szabaduljon fel. Ezt égésnek nevezik.
- Étel: Mint már korábban említettük, az elfogyasztott ételekben glükóz van, amely oxidálódhat a testünkben. A kapcsolatok megszakításával kalóriaterhelést kaphatunk a test energiájának fenntartása érdekében.
- Biolumineszcencia: Tudjuk, hogy vannak olyan élő szervezetek, amelyek képesek testükkel fényt előállítani a túlélés érdekében. Például vannak olyan lámpáshalak, amelyek az óceánok mélyén találhatók, és amelyekre szükségük van erre a biolumineszcenciára, hogy vonzani tudják zsákmányukat. Ez a fényenergia kémiai energiából származik, amelyet testetek szimbiontos kapcsolatban tárol néhány baktériummal.
- Az űrutazás: a világűrbe való utazásért felelős rakéták a világegyetem tanulmányozása érdekében különböző anyagokkal, például hidrogénnel és folyékony oxigénnel végzett ellenőrzött kémiai reakciók révén. Ezek az anyagok hatalmas mennyiségű kinetikus energiává alakulnak, amelyeket a rakéta mozgatására használnak fel.
Remélem, hogy ezekkel az információkkal többet megtudhat a kémiai energiáról és annak jellemzőiről.