როგორ მუშაობს ქიმიური ენერგია?

ქიმიური ენერგია წარმოიშობა ატომებისა და მოლეკულების ურთიერთქმედებაში. საერთოდ, ადგილი აქვს ელექტრონებისა და პროტონების გადაწყობას, რომელსაც ქიმიურ რეაქციას უწოდებენ, რომლებიც წარმოქმნიან ელექტრო მუხტებს. ენერგიის დაზოგვის კანონი ადგენს, რომ ენერგია შეიძლება გარდაიქმნას ან გარდაიქმნას, მაგრამ არასოდეს განადგურდეს. ამიტომ, ქიმიური რეაქცია, რომელიც ამცირებს ენერგიას სისტემაში, ხელს შეუწყობს გარემოს დაკარგულ ენერგიას, ჩვეულებრივ, როგორც სითბოს ან სინათლეს. მონაცვლეობით, ქიმიური რეაქცია, რომელიც ზრდის ენერგიას სისტემაში, მიიღებს ამ დამატებით ენერგიას გარემოდან.

ბიოლოგიური სიცოცხლე დამოკიდებულია ქიმიურ ენერგიაზე. ბიოლოგიური ქიმიური ენერგიის ორი ყველაზე გავრცელებული წყაროა მცენარეებში ფოტოსინთეზი და ცხოველებში სუნთქვა. ფოტოსინთეზის დროს მცენარეები იყენებენ სპეციალურ პიგმენტს, რომელსაც ქლოროფილს უწოდებენ წყლის წყალბადსა და ჟანგბადში გამოყოფისთვის. შემდეგ წყალბადის კომბინირება ხდება გარემოდან ნახშირბადთან და წარმოქმნის ნახშირწყლების მოლეკულებს, რის შემდეგაც მცენარე შეიძლება ენერგიად გამოიყენოთ. უჯრედული სუნთქვა საპირისპირო პროცესია, ჟანგბადის გამოყენებით ხდება ნახშირწყლების მოლეკულის დაჟანგვა ან დაწვა, მაგალითად, გლუკოზა ენერგიის მატარებელ მოლეკულაში, სახელწოდებით ATP, რომლის გამოყენებაც ცალკეულ უჯრედებს შეუძლიათ.

მართალია ეს თავიდან აშკარად არ ჩანს, მაგრამ ისეთი წვა, როგორიცაა გაზზე მომუშავე ძრავებში, არის ბიოლოგიური ქიმიური რეაქცია იყენებს ჟანგბადს ჰაერში საწვავის დასაწვავად და crankshaft– ის გასაქანივებლად. ბენზინი არის ნამარხი საწვავი, რომელიც ორგანული ნაერთებისგან მიიღება. რა თქმა უნდა, ყველა ქიმიური ენერგია ბიოლოგიური არ არის. მოლეკულის ქიმიური ბმების ნებისმიერი ცვლილება მოიცავს ქიმიური ენერგიის გადაცემას. ასანთის ჯოხის ბოლოს ფოსფორის დაწვა არის ქიმიური რეაქცია, რომელიც წარმოქმნის ქიმიურ ენერგიას სინათლისა და სითბოს ფორმა, დარტყმიდან მიღებული სითბოს გამოყენებით, პროცესის დასაწყებად და ჰაერიდან ჟანგბადის გაგრძელება იწვის. გააქტიურებული მბზინავი ჯოხით წარმოებული ქიმიური ენერგია ძირითადად მსუბუქია და ძალიან მცირე სითბოა.

არაორგანული ქიმიური რეაქციები ასევე ხშირად გამოიყენება სასურველი პროდუქტების სინთეზის ან არასასურველი პროდუქტების შესამცირებლად. ქიმიური ენერგიის წარმოქმნის ქიმიური რეაქციების სპექტრი საკმაოდ დიდია, დაწყებული მარტივი რეორგანიზაციით ერთი მოლეკულა ან ორი მოლეკულის მარტივი კომბინაცია, სხვადასხვა pH- ის მრავალრიცხოვან ნაერთებთან რთული ურთიერთქმედებისათვის დონის ქიმიური რეაქციის სიჩქარე ზოგადად დამოკიდებულია რეაქტიული მასალების კონცენტრაციაზე, ამ რეაქტიულებს შორის არსებული ზედაპირის ზედაპირზე, ტემპერატურაზე და სისტემის წნევაზე. მოცემულ რეაქციას ექნება რეგულარული სიჩქარე ამ ცვლადების გათვალისწინებით და მისი კონტროლი შესაძლებელია ამ ფაქტორებით მანიპულირებადი ინჟინრების მიერ.

ზოგიერთ შემთხვევაში საჭიროა კატალიზატორის არსებობა რეაქციის დასაწყებად ან რეაქციის მნიშვნელოვანი სიჩქარის შესაქმნელად. იმის გამო, რომ კატალიზატორი თვითონ არ შეცვლილა რეაქციაში, მისი გამოყენება განმეორებით შეიძლება. საერთო მაგალითია კატალიზური გადამყვანი საავტომობილო გამონაბოლქვის სისტემაში. პლატინის ჯგუფის ლითონებისა და სხვა კატალიზატორების არსებობა ამცირებს მავნე ნივთიერებებს უფრო კეთილთვისებიან ნივთიერებებად. ტიპიური რეაქციები კატალიზატორში არის აზოტის ოქსიდების შემცირება აზოტამდე და ჟანგბადამდე, ნახშირბადის მონოქსიდის დაჟანგვა ნახშირორჟანგად და დაუმწვარი ნახშირწყალბადების დაჟანგვა ნახშირორჟანგამდე და წყალი