Kas yra cheminė energija?
Cheminė energija atsiranda dėl atomų ir molekulių sąveikos. Paprastai vyksta elektronų ir protonų pertvarkymas, vadinamas chemine reakcija, kuris sukelia elektrinius krūvius. Energijos taupymo įstatymas numato, kad energija gali būti transformuojama ar paverčiama, bet niekada nesunaikinama. Todėl cheminė reakcija, sumažinanti sistemos energiją, prisidės prie aplinkos prarastos energijos, paprastai kaip šilumos ar šviesos. Kita vertus, cheminė reakcija, padidinanti sistemos energiją, šią papildomą energiją paims iš aplinkos.
Organinės reakcijos
Biologinis gyvenimas priklauso nuo cheminės energijos. Du dažniausiai pasitaikantys biologinės cheminės energijos šaltiniai yra augalų fotosintezė ir gyvūnų kvėpavimas. Fotosintezėje augalai naudoja specialų pigmentą, vadinamą chlorofilu, vandeniui atskirti į vandenilį ir deguonį. Tuomet vandenilis sujungiamas su anglimi iš aplinkos, kad gautų angliavandenių molekules, kurias augalas galėtų panaudoti kaip energiją. Ląstelinis kvėpavimas yra atvirkštinis procesas, naudojant deguonį oksiduoti arba sudeginti angliavandenių molekulę, pavyzdžiui, gliukozę, į energiją nešančią molekulę, vadinamą ATP, kurią gali naudoti atskiros ląstelės.
Neorganinės reakcijos
Nors iš pradžių tai gali neatrodyti akivaizdu, degimas, toks kaip varikliuose su dujomis, yra biologinė cheminė reakcija naudoja deguonį ore deginti kurą ir varyti alkūninį veleną. Benzinas yra iškastinis kuras, gaunamas iš organinių junginių. Bet, žinoma, ne visa cheminė energija yra biologinė. Bet koks molekulės cheminių ryšių pokytis apima cheminės energijos perdavimą. Fosforo deginimas ant degtuko galo yra cheminė reakcija, kuri gamina cheminę energiją šviesos ir šilumos forma, naudojant smūgio šilumą procesui inicijuoti, o deguonis iš oro tęsti deginimas. Cheminė energija, kurią sukuria aktyvuota švytėjimo lazda, dažniausiai yra lengva ir labai mažai šilumos.
Reakcijos greitis
Neorganinės cheminės reakcijos taip pat dažnai naudojamos norint susintetinti norimus produktus arba sumažinti nepageidaujamus produktus. Cheminių reakcijų, gaminančių cheminę energiją, diapazonas yra gana platus, pradedant nuo paprasto a pertvarkymo viena molekulė arba paprastas dviejų molekulių derinys, sudarant sudėtingą sąveiką su daugeliu įvairaus pH junginių lygiu. Cheminės reakcijos greitis paprastai priklauso nuo reaguojančių medžiagų koncentracijos, tarp tų reagentų galimo paviršiaus ploto, temperatūros ir sistemos slėgio. Atsižvelgiant į šiuos kintamuosius, tam tikros reakcijos greitis bus reguliarus, ir ją galės valdyti inžinieriai, manipuliuodami šiais veiksniais.
Katalizatoriai
Kai kuriais atvejais norint pradėti reakciją arba sukurti didelį reakcijos greitį, reikalingas katalizatorius. Kadangi katalizatorius pats nepasikeičia reakcijoje, jį galima naudoti vėl ir vėl. Dažnas pavyzdys yra katalizinis konverteris automobilių išmetimo sistemoje. Platinos grupės metalai ir kiti katalizatoriai kenksmingas medžiagas paverčia gerybiškesnėmis. Tipiškos reakcijos katalizatoriuje yra azoto oksidų redukavimas į azotą ir deguonį, anglies monoksido oksidacija iki anglies dioksido ir nesudegusių angliavandenilių oksidacija į anglies dioksidą ir vandens.
