Како делује хемијска енергија?

Хемијска енергија потиче из интеракција атома и молекула. Генерално, постоји преуређење електрона и протона, названо хемијском реакцијом, које производе електричне набоје. Закон о очувању енергије предвиђа да се енергија може трансформисати или претворити, али никада не уништити. Стога ће хемијска реакција која смањује енергију у систему допринети губљењу енергије у животној средини, обично у виду топлоте или светлости. Алтернативно, хемијска реакција која повећава енергију у систему узеће ову додатну енергију из околине.

Биолошки живот зависи од хемијске енергије. Два најчешћа извора биолошке хемијске енергије су фотосинтеза у биљкама и дисање код животиња. У фотосинтези, биљке користе посебан пигмент зван хлорофил да раздвоје воду на водоник и кисеоник. Водоник се затим комбинује са угљеником из околине да би створио молекуле угљених хидрата које биљка затим може користити као енергију. Ћелијско дисање је обрнути процес, користећи кисеоник за оксидацију или сагоревање молекула угљених хидрата као што је глукоза у молекул који носи енергију зван АТП, а који појединачне ћелије могу да користе.

Иако се у почетку можда не чини очигледним, сагоревање које се дешава код мотора на гас је биолошка хемијска реакција која користи кисеоник у ваздуху за сагоревање горива и напајање радилице. Бензин је фосилно гориво добијено из органских једињења. Али, није сва хемијска енергија наравно биолошка. Свака промена у хемијским везама молекула укључује пренос хемијске енергије. Изгарање фосфора на крају шибице је хемијска реакција која производи хемијску енергију у облик светлости и топлоте користећи топлину од ударца да покрене процес и кисеоник из ваздуха за наставак сагоревање. Хемијска енергија произведена активираним сјајним штапићем је углавном лагана са врло мало топлоте.

Неорганске хемијске реакције се такође често користе за синтезу жељених производа или смањење непожељних. Распон хемијских реакција које производе хемијску енергију прилично је широк, у распону од једноставне реорганизације а појединачни молекул или једноставна комбинација два молекула, до сложених интеракција са више једињења различитог пХ ниво. Брзина хемијске реакције генерално зависи од концентрације реактантних материјала, површине доступне између тих реактаната, температуре и притиска система. Дата реакција ће имати редовну брзину с обзиром на ове променљиве, а њу могу контролисати инжењери који манипулишу овим факторима.

У неким случајевима је неопходно присуство катализатора за покретање реакције или за стварање значајне брзине реакције. Пошто се катализатор сам не мења у реакцији, може се користити изнова и изнова. Уобичајени пример је каталитички претварач у аутомобилском издувном систему. Присуство метала платинске групе и других катализатора редукује штетне материје у бенигне. Типичне реакције у каталитичком претварачу су редукција азотних оксида у азот и кисеоник, оксидација угљен-моноксида у угљен-диоксид и оксидација неизгорених угљоводоника у угљен-диоксид и воде.