Che cosa è energia chimica?
Energia chimica ha origine nelle interazioni di atomi e molecole. In generale, c'è un riarrangiamento di elettroni e protoni, chiamati una reazione chimica, che producono cariche elettriche. La legge di conservazione dell'energia stabilisce che energia può essere trasformata o convertito ma mai distrutta. Quindi, una reazione chimica che diminuisce l'energia in un sistema contribuirà l'energia perdita per l'ambiente, solitamente come luce o calore. In alternativa, una reazione chimica che aumenta l'energia in un sistema avrà preso questa energia supplementare dall'ambiente.
Reazioni organiche
La vita biologica dipende dall'energia chimica. Le due fonti più comuni di energia chimica biologica sono fotosintesi nelle piante e la respirazione negli animali. Nella fotosintesi, piante usano un pigmento speciale chiamato clorofilla per separare l'acqua in idrogeno e ossigeno. L'idrogeno viene quindi combinato con carbonio dall'ambiente per produrre molecole di carboidrati che la pianta può quindi utilizzare come energia. Respirazione cellulare è il processo inverso, utilizzo di ossigeno per ossidare o brucia una molecola del carboidrato come il glucosio in una molecola che trasportano energia chiamata ATP, che può essere utilizzato da singole celle.
Reazioni inorganiche
Anche se può non sembrare ovvio a combustione prima, come si verifica nei motori alimentati a gas è una reazione chimica biologica che utilizza ossigeno nell'aria per bruciare il combustibile e un albero motore di potenza. La benzina è un combustibile fossile derivato da composti organici. Ma, non tutta l'energia chimica è biologico, naturalmente. Qualsiasi cambiamento nei legami chimici di una molecola comporta il trasferimento di energia chimica. La combustione di fosforo sull'estremità di un fiammifero è una reazione chimica che produce energia chimica sotto forma di luce e di calore che utilizzano il calore impressionante per avviare il processo e l'ossigeno dall'aria per continuare a bruciare. L'energia chimica prodotta da un bastone di incandescenza attivato è per lo più luce con pochissimo calore.
Velocità di reazione
Reazioni chimiche inorganiche sono anche frequentemente utilizzate per sintetizzare prodotti desiderati o ridurre quelle indesiderabili. La gamma di reazioni chimiche che producono energia chimica sono abbastanza vaste, che vanno dalla semplice riorganizzazione di una singola molecola o la semplice combinazione di due molecole, a complesse interazioni con molteplici composti di diversi livello di pH. La velocità di una reazione chimica dipende generalmente la concentrazione dei materiali reagenti, l'area di superficie disponibile tra quei reagenti, la temperatura e la pressione del sistema. Una determinata reazione avrà un tasso regolare dato queste variabili e può essere controllata dagli ingegneri manipolare questi fattori.
Catalizzatori
In alcuni casi, la presenza di un catalizzatore è necessaria per iniziare una reazione o per creare un significativo tasso di reazione. Perché il catalizzatore non è cambiato nella reazione, può essere utilizzato più e più volte. Un esempio comune è la marmitta catalitica in un sistema di scarico dell'automobile. La presenza di metalli del gruppo del platino e altri catalizzatori riduce sostanze nocive in quelle più benigni. Le reazioni tipiche di un convertitore catalitico sono riduzione degli ossidi di azoto in azoto e ossigeno, ossidazione del monossido di carbonio ad anidride carbonica e ossidazione degli idrocarburi incombusti in anidride carbonica e acqua.