พลังงานเคมีทำงานอย่างไร

พลังงานเคมีเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของอะตอมและโมเลกุล โดยทั่วไป มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนและโปรตอนใหม่ ซึ่งเรียกว่าปฏิกิริยาเคมี ซึ่งทำให้เกิดประจุไฟฟ้า กฎการอนุรักษ์พลังงานกำหนดว่าพลังงานสามารถเปลี่ยนหรือแปลงได้ แต่ไม่เคยถูกทำลาย ดังนั้น ปฏิกิริยาเคมีที่ลดพลังงานในระบบจะส่งผลให้พลังงานที่สูญเสียไปต่อสิ่งแวดล้อม มักจะเป็นความร้อนหรือแสง อีกทางหนึ่ง ปฏิกิริยาเคมีที่เพิ่มพลังงานในระบบจะดึงพลังงานเพิ่มเติมนี้ออกจากสิ่งแวดล้อม

ชีวิตชีวภาพขึ้นอยู่กับพลังงานเคมี แหล่งพลังงานเคมีชีวภาพที่พบมากที่สุดสองแหล่งคือการสังเคราะห์แสงในพืชและการหายใจในสัตว์ ในการสังเคราะห์แสง พืชใช้เม็ดสีพิเศษที่เรียกว่าคลอโรฟิลล์เพื่อแยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน จากนั้นไฮโดรเจนจะถูกรวมเข้ากับคาร์บอนจากสิ่งแวดล้อมเพื่อผลิตโมเลกุลคาร์โบไฮเดรตที่พืชสามารถใช้เป็นพลังงานได้ การหายใจระดับเซลล์เป็นกระบวนการย้อนกลับ โดยใช้ออกซิเจนในการออกซิไดซ์หรือเผาผลาญโมเลกุลคาร์โบไฮเดรต เช่น กลูโคส ให้เป็นโมเลกุลที่นำพาพลังงานที่เรียกว่า ATP ซึ่งแต่ละเซลล์สามารถใช้ได้

แม้ว่าในตอนแรกอาจดูเหมือนไม่ชัดเจน แต่การเผาไหม้ เช่น เกิดขึ้นในเครื่องยนต์ที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิง เป็นปฏิกิริยาเคมีชีวภาพที่

ปฏิกิริยาเคมีอนินทรีย์มักใช้เพื่อสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการหรือลดผลิตภัณฑ์ที่ไม่พึงปรารถนา ช่วงของปฏิกิริยาเคมีที่ผลิตพลังงานเคมีนั้นค่อนข้างกว้าง ตั้งแต่การจัดโครงสร้างใหม่อย่างง่ายของa โมเลกุลเดี่ยวหรือการรวมกันของสองโมเลกุลอย่างง่าย ไปจนถึงปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนกับสารประกอบหลายชนิดที่มี pH. ต่างๆ ระดับ อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของวัสดุตัวทำปฏิกิริยา พื้นที่ผิวที่มีอยู่ระหว่างสารตั้งต้นเหล่านั้น อุณหภูมิและความดันของระบบ ปฏิกิริยาที่กำหนดจะมีอัตราปกติตามตัวแปรเหล่านี้ และสามารถควบคุมได้โดยวิศวกรที่จัดการกับปัจจัยเหล่านี้

ในบางกรณี จำเป็นต้องมีตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเริ่มปฏิกิริยาหรือเพื่อสร้างอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่มีนัยสำคัญ เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาไม่ได้เปลี่ยนแปลงตัวเองในปฏิกิริยา จึงสามารถนำมาใช้ซ้ำแล้วซ้ำอีกได้ ตัวอย่างทั่วไปคือเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาในระบบไอเสียรถยนต์ การปรากฏตัวของโลหะกลุ่มแพลตตินัมและตัวเร่งปฏิกิริยาอื่น ๆ ช่วยลดสารอันตรายให้กลายเป็นสิ่งที่อ่อนโยนมากขึ้น ปฏิกิริยาทั่วไปในเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาคือการลดไนโตรเจนออกไซด์เป็นไนโตรเจนและออกซิเจน ออกซิเดชันของคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ และออกซิเดชันของไฮโดรคาร์บอนที่ยังไม่เผาไหม้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และ น้ำ.