Kimyasal Enerji Nasıl Çalışır?

Kimyasal enerji, atomların ve moleküllerin etkileşimlerinden kaynaklanır. Genel olarak, elektrik yükleri üreten kimyasal reaksiyon adı verilen elektron ve protonların yeniden düzenlenmesi vardır. Enerjinin Korunumu yasası, enerjinin dönüştürülebileceğini veya dönüştürülebileceğini ancak asla yok edilemeyeceğini şart koşar. Bu nedenle, bir sistemdeki enerjiyi azaltan bir kimyasal reaksiyon, genellikle ısı veya ışık olarak çevreye kaybedilen enerjiye katkıda bulunacaktır. Alternatif olarak, bir sistemdeki enerjiyi artıran bir kimyasal reaksiyon, bu ek enerjiyi ortamdan almış olacaktır.

Biyolojik yaşam kimyasal enerjiye bağlıdır. Biyolojik kimyasal enerjinin en yaygın iki kaynağı bitkilerde fotosentez ve hayvanlarda solunumdur. Fotosentezde bitkiler, suyu hidrojen ve oksijene ayırmak için klorofil adı verilen özel bir pigment kullanırlar. Hidrojen daha sonra, bitkinin enerji olarak kullanabileceği karbonhidrat molekülleri üretmek için çevreden gelen karbon ile birleştirilir. Hücresel solunum, glikoz gibi bir karbonhidrat molekülünü tek tek hücreler tarafından kullanılabilen ATP adı verilen enerji taşıyan bir moleküle oksitlemek veya yakmak için oksijenin kullanıldığı ters işlemdir.

İlk bakışta aşikar görünmese de, gaz yakıtlı motorlarda olduğu gibi yanma, biyolojik bir kimyasal reaksiyondur. oksijen kullanır yakıt yakmak ve bir krank miline güç sağlamak için havada. Benzin, organik bileşiklerden elde edilen bir fosil yakıttır. Ancak, tüm kimyasal enerji elbette biyolojik değildir. Bir molekülün kimyasal bağlarındaki herhangi bir değişiklik, kimyasal enerjinin transferini içerir. Bir kibrit çöpünün ucundaki fosforun yanması, içinde kimyasal enerji üreten kimyasal bir reaksiyondur. süreci başlatmak için çarpmadan gelen ısıyı ve havadan gelen oksijeni kullanarak ışık ve ısının devam etmesi yanıyor. Aktive edilmiş bir kızdırma çubuğu tarafından üretilen kimyasal enerji, çoğunlukla çok az ısıyla hafiftir.

İstenen ürünleri sentezlemek veya istenmeyen ürünleri azaltmak için inorganik kimyasal reaksiyonlar da sıklıkla kullanılır. Kimyasal enerji üreten kimyasal reaksiyonların aralığı, bir enerjinin basit bir şekilde yeniden düzenlenmesinden oldukça geniştir. tek molekül veya iki molekülün basit kombinasyonu, çeşitli pH'daki çoklu bileşiklerle karmaşık etkileşimler seviye. Bir kimyasal reaksiyonun hızı genellikle reaktant maddelerin konsantrasyonuna, bu reaktanlar arasındaki mevcut yüzey alanına, sistemin sıcaklığına ve basıncına bağlıdır. Belirli bir reaksiyon, bu değişkenler verildiğinde düzenli bir hıza sahip olacaktır ve bu faktörleri manipüle eden mühendisler tarafından kontrol edilebilir.

Bazı durumlarda, bir reaksiyonu başlatmak veya önemli bir reaksiyon hızı oluşturmak için bir katalizörün varlığı gereklidir. Katalizörün kendisi reaksiyonda değişmediği için tekrar tekrar kullanılabilir. Yaygın bir örnek, bir otomobil egzoz sistemindeki katalitik konvertördür. Platin grubu metallerin ve diğer katalizörlerin varlığı, zararlı maddeleri daha iyi huylu maddelere indirger. Katalitik konvertördeki tipik reaksiyonlar, nitrojen oksitlerin nitrojen ve oksijene indirgenmesidir. karbon monoksitin karbon dioksite oksidasyonu ve yanmamış hidrokarbonların karbon dioksite oksidasyonu ve Su.