L'energia química és el potencial d'una substància química per experimentar una transformació a través d'una reacció química o, de transformar-se en altres substàncies químiques. Formar o trencar enllaços químics implica energia. Aquesta energia pot ser absorbida o evolucionar des d'un sistema químic.
Depenent de la naturalesa de les reaccions químiques, aquestes poden alliberar energia o absorbir-la.
L'energia química té una estreta relació amb la termodinàmica en què apareixen conceptes d'energia interna, entalpia i processos termodinàmics.
Exemples d'energia química
A continuació uns quants exemples d'energia química:
Energia nuclear. En les reaccions nuclears de fissió o fusió es generen alteracions químiques en els àtoms que permeten obtenir energia en forma de calor.
La combustió d'un combustible allibera energia tèrmica a través de reaccions químiques.
La digestió per part d'un organisme viu. Els aliments, a través de determinades reaccions a l'estómac es converteixen en energia química per a l'organisme.
La fotosíntesi realitzada a les plantes. La fotosíntesi és el procés que transforma l'energia solar en energia química.
Què és l'energia interna d'una reacció química?
L'energia interna d'una reacció química és l'energia que s'allibera o absorbeix per una reacció química entre els àtoms de dues substàncies químiques. Aquesta energia és igual a la diferència entre la quantitat d'energia dels productes i dels reactius.
Els intercanvis d'energia química es produeixen en el curs de les transformacions que tenen lloc a nivell de molècules.
Tipus de reaccions químiques
Existeixen 6 tipus de reacció química:
Descomposició: a l'convertir una substància complexa en una altra substància més simple.
Desplaçament simple: es produeix quan un àtom d'una substància es transfereix a una altra substància.
Desplaçament doble: els àtoms de dues substàncies s'intercanvien entre ells.
Combustió: a l'elevar la temperatura d'un combustible (per exemple, carbó) es generen reaccions químiques que alliberen calor.
Síntesi: és l'energia que es desprèn quan es forma una substància més complexa a partir de dues substàncies simples.
Quins són els tipus d'energia que componen l'energia química?
L'energia química és atribuïble, en gran part, a la suma de:
L'energia potencial de les interaccions electrostàtiques de les càrregues presents en la matèria.
L'energia cinètica dels electrons movent-se al voltant.
L'energia nuclear en el sentit de l'energia que es presenta a la unió de les partícules subatòmiques (protons i neutrons) d'el nucli d'un àtom.
Què és l'energia química potencial?
L'energia química potencial és una forma d'energia potencial relacionada amb la disposició estructural dels àtoms o les molècules. Aquesta disposició pot ser resultat dels enllaços químics entre les molècules.
L'energia química potencial depèn de la posició mútua de les partícules que constitueixen una substància. La força dels enllaços químics s'associa amb la distància entre els elements químics. Els enllaços més forts són els que tenen els elements químics implicats més a prop.
El terme similar de potencial químic s'utilitza per indicar el potencial d'una substància d'experimentar un canvi de configuració.
Què és la química nuclear?
La química nuclear és una branca de la química que s'ocupa de l'estudi dels aspectes químics:
propietats nuclears (com l'estructura de l'nucli atòmic, les reaccions nuclears i la desintegració radioactiva)
propietats dels elements de la fin del sistema periòdic (per als quals és essencial la detecció de radiació nuclear)
fenòmens macroscòpics en els quals intervenen processos nuclears.
Aplicació de tècniques d'anàlisi basades en fenòmens nuclears en l'estudi de problemes científics en una varietat de camps científics o tècnics.
L'energia química dels combustibles fòssils
Un altre terme útil és la calor de combustió, que és l'energia alliberada en la reacció de combustió i sovint aplicada a l'estudi dels combustibles fòssils.
Els combustibles contenen energia química que es converteix en energia mecànica a través de la seva combustió, per exemple, en els motors tèrmics. El combustible permet la transformació de l'energia de reacció química de la combustió directament en energia elèctrica o en energia mecànica.
Importància de l'energia química en les bateries
Quan s'usen bateries, l'energia química es converteix directament en energia elèctrica a través de reaccions redox electroquímiques.
Un acumulador elèctric es comporta de manera similar a una bateria en l'ús d'energia, i viceversa, pot convertir energia elèctrica en químics i emmagatzemar-la.
