انرژی شیمیایی شکلی از انرژی است که در یک حامل انرژی به شکل یک ترکیب شیمیایی ذخیره می شود و می تواند در واکنش های شیمیایی آزاد شود. این اصطلاح به ویلهلم استوالد برمی‌گردد که در سال 1893 آن را در کتاب درسی خود “انرژی شیمیایی” (در اصطلاح “انرژی شیمیایی و داخلی”) در کنار سایر اشکال انرژی (“انرژی مکانیکی”، “گرما”، ” انرژی الکتریکی و مغناطیسی”) و “انرژی تابشی”).
اصطلاح انرژی شیمیایی به طور ماکروسکوپی انرژی مرتبط با نیروهای الکتریکی در اتم ها و مولکول ها را تا جایی که بر واکنش های شیمیایی تأثیر می گذارد، توصیف می کند. می توان آن را به انرژی جنبشی الکترون ها و انرژی پتانسیل برهمکنش الکترومغناطیسی الکترون ها و هسته های اتمی تقسیم کرد . [4] این یک انرژی داخلی است ، مانند انرژی حرارتی و انرژی هسته ای .
فهرست مطالب
- 1استفاده از اصطلاح انرژی شیمیایی
- 2استفاده از انرژی شیمیایی در سیستم های فنی
- 3استفاده از انرژی شیمیایی در سیستم های بیولوژیکی
- 4ادبیات
- 5موارد
استفاده از اصطلاح انرژی شیمیایی
اصطلاح “انرژی شیمیایی” در شیمی استفاده نمی شود . فقط با مشخص کردن شرایط محیطی به وضوح تعریف می شود – سپس یک نامگذاری متفاوت برای آن وجود دارد.
انرژی شیمیایی اغلب به معنای انرژی است که با سوزاندن یک ماده (در فشار ثابت) آزاد می شود ، یعنی آنتالپی احتراق . قضیه هس امکان محاسبه انرژی ها را در طول تبدیل مواد از آنتالپی های دقیقاً تعریف شده تشکیل ترکیبات درگیر می دهد. عبارات مشابه عبارتند از ارزش حرارتی خالص و ارزش حرارتی ناخالص که هر کدام حداکثر مقدار گرمایی را که می توان در احتراق استفاده کرد هدف قرار می دهد.
انرژی شیمیایی نباید با انرژی اتصال شیمیایی اشتباه گرفته شود . انرژی پیوند شیمیایی قدرت یک پیوند شیمیایی خاص را توصیف می کند ، یعنی نشان می دهد که چه مقدار انرژی باید به مولکول برای شکستن پیوند داده شود .
در سایر علوم طبیعی، مهندسی و غیره، اصطلاح انرژی شیمیایی اغلب به شکل نادرست آن استفاده می شود. اگرچه برخی از مربیان فیزیک استفاده از این اصطلاح را مورد انتقاد قرار می دهند (“این اصطلاح زمانی مفید است که به یک جهت گیری خشن می رسد، اما زمانی که سعی می کنید آن را دقیق تعریف کنید سرسخت است. در اصطلاحات فیزیکی مفید است، در محاسبات فیزیکی زاید است. به عنوان مثال مانع درک فیزیکی می شود.»)، [6] در اکثر نشریات آموزشی و کتاب های درسی دیده می شود.
استفاده از انرژی شیمیایی در سیستم های فنی
پرتاب موشک سایوز
پیل سوختی با متانول تامین می شود
از نقطه نظر فنی انرژی شیمیایی در سوخت ها ذخیره می شود که در هنگام سوختن به انرژی مکانیکی تبدیل می شود مثلا در هنگام رانندگی وسایل نقلیه. پیل‌های سوختی امکان تبدیل انرژی واکنش شیمیایی حاصل از احتراق را مستقیماً به انرژی الکتریکی می‌دهند . هنگامی که از باتری ها استفاده می شود، انرژی شیمیایی مستقیماً از طریق واکنش های ردوکس الکتروشیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود . هنگام استفاده از انرژی، یک انباشته رفتاری مشابه با باتری دارد، اما همچنین می تواند انرژی الکتریکی را به انرژی شیمیایی تبدیل کرده و آن را به این طریق ذخیره کند.
استفاده از انرژی شیمیایی در سیستم های بیولوژیکی
از نقطه نظر بیولوژیکی، انرژی شیمیایی در مواد غذایی ارگانیک ذخیره می شود که به عنوان یک حامل انرژی به مولکول های ATP تبدیل می شود . گیاهان سبز انرژی شیمیایی خود را از مواد غذایی ارگانیک به دست نمی آورند، بلکه از محتوای انرژی تابش خورشیدی و برخی باکتری ها از انرژی اکسیداسیون ترکیبات احیا شده (مانند Fe 2+ یا CH 4 ) به دست می آورند. مولکول های ATP در سلول های بیولوژیکی اجازه انجام کارهای شیمیایی، اسمزی و مکانیکی را می دهند.