20 esempi di energia chimica per comprendere il concetto
Tra gli esempi di energia chimica possiamo trovare batterie, biomassa, petrolio, gas naturale o carbone. Questo spiega il concetto che l'energia chimica è l'energia immagazzinata all'interno dei prodotti chimici, il che la rende energetica all'interno di atomi e molecole.
La maggior parte delle volte viene considerata l'energia dei legami chimici, ma il termine include anche l'energia immagazzinata nella disposizione elettronica degli atomi e degli ioni.
È una forma di energia potenziale che non sarà osservata fino a quando non si verificherà una reazione (Helmenstine, 2017).
Di solito, una volta che l'energia chimica viene rilasciata da una sostanza, tale sostanza viene trasformata in una sostanza completamente nuova.
20 esempi eccezionali di energia chimica
1- legno
Per migliaia di anni, il legno è stato una fonte di energia. Intorno a un falò, brucia legna da ardere e mentre il legno brucia, l'energia chimica immagazzinata nei legami delle molecole di cellulosa nel legno rilascia calore e luce (Chemical Energy Examples, SF).
Durante la rivoluzione industriale, i motori a vapore, come i treni, utilizzavano il carbone come fonte di energia.
Il carbone che brucia genera calore che è stato usato per far evaporare l'acqua e produrre energia cinetica con il movimento di un pistone.
Sebbene i motori a vapore siano ora in disuso, il carbone è ancora utilizzato come fonte di energia per generare elettricità e calore.
3- Benzina
Carburante, combustibili liquidi come petrolio o gas sono alcune delle forme di energia chimica più importanti dal punto di vista economico per la civiltà umana.
Quando viene fornita una fonte di accensione, questi combustibili fossili si trasformano istantaneamente, rilasciando un'enorme quantità di energia nel processo.
Quell'energia è usata in molti modi, in particolare per scopi di trasporto.
Quando sali sull'acceleratore della tua auto, il gas nel serbatoio diventa energia meccanica che guida l'auto in avanti, che a sua volta crea energia cinetica nella forma della vettura in movimento.
4- Gas naturale
Quando il propano viene bruciato per cucinare su una griglia, l'energia chimica immagazzinata nei legami delle molecole di propano si rompe e il calore viene rilasciato per la cottura.
Allo stesso modo, il gas naturale, come il metano, viene utilizzato come alternativa alla benzina e al diesel per guidare i veicoli.
5- Potenziale di redox
Gli elementi chimici hanno la capacità di cedere o accettare elettroni. In tal modo, rimangono in uno stato di energia maggiore o minore a seconda dell'elemento.
Quando un elemento trasferisce un elettrone a un altro, la differenza tra questi stati di energia è definita potenziale redox.
Per convenzione, se la differenza è positiva, la reazione avviene spontaneamente (Jiaxu Wang, 2015).
6- Batterie e celle fotovoltaiche
7- Energia bioelettrica
Ci sono alcune specie, come l'anguilla elettrica ( electrophorus electricus ) o pesce d'alto mare ( melanocetus johnsonii ) che sono in grado di generare bioelettricità esternamente.
In effetti, la bioelettricità è presente in tutti gli esseri viventi. Esempi di questi sono potenziali di membrana e sinapsi neuronali.
8- Fotosintesi
Durante la fotosintesi, l'energia della luce solare viene convertita in energia chimica che viene immagazzinata nei legami di carboidrati.
Successivamente, le piante possono utilizzare l'energia immagazzinata nei legami delle molecole di carboidrati per la loro crescita e riparazione.
9- Cibo
Il cibo che le persone mangiano, sia da una pianta che da un animale, è una forma di energia chimica immagazzinata che i corpi usano per muoversi e funzionare.
Quando il cibo viene cotto, parte dell'energia viene liberata dai suoi legami chimici a causa dell'energia termica che viene applicata.
Dopo che le persone mangiano, il processo digestivo trasforma ulteriormente l'energia chimica in una forma che i loro corpi possono usare (Barth, SF).
10- Respirazione cellulare
Durante la respirazione cellulare, i nostri corpi prendono le molecole di glucosio e rompono i legami che tengono insieme le molecole.
Quando questi legami vengono rotti, l'energia chimica immagazzinata in questi legami viene rilasciata e utilizzata per produrre le molecole di ATP, una forma di energia utilizzabile per noi.
Il movimento muscolare è un esempio di come il corpo utilizza l'energia chimica per trasformarla in meccanica o cinetica.
Quando si utilizza l'energia contenuta nell'ATP, si verificano cambiamenti conformazionali nelle proteine dei muscoli scheletrici che li inducono a contrarsi oa rilassarsi causando movimenti fisici.
12- Decomposizione chimica
Quando gli esseri viventi muoiono, l'energia contenuta nei loro legami chimici deve andare da qualche parte. Batteri e funghi usano questa energia nelle reazioni di fermentazione.
13- Idrogeno e ossigeno
L'idrogeno è un gas leggero e infiammabile. Quando combinato con l'ossigeno rilascia calore in modo esplosivo.
Questa fu la causa della tragedia del dirigibile Hindenburg poiché questi veicoli erano gonfiati con idrogeno. Oggi questa reazione viene utilizzata per spingere i razzi nello spazio.
14- Esplosioni
Le esplosioni sono reazioni chimiche che avvengono molto velocemente e rilasciano molta energia. Quando un esplosivo viene sparato, l'energia chimica immagazzinata negli esplosivi cambia e viene trasferita all'energia sonora, all'energia cinetica e all'energia termica.
Questi sono osservabili nel suono, nel movimento e nel calore che vengono creati.
Neutralizzando un acido con una base, l'energia viene rilasciata. Questo perché la reazione è esotermica.
16- Acido in acqua
Anche quando si diluisce un acido in acqua avviene una reazione esotermica. Si deve prestare molta attenzione nel fare ciò per evitare spruzzi di acido. Il modo corretto di diluire un acido è sempre aggiungerlo all'acqua e mai il contrario.
17- Gel refrigerante
I contenitori frigoriferi usati negli sport sono esempi di energia chimica. Quando la sacca interna che si riempie di acqua si rompe, reagisce con i granuli di nitrato di ammonio e crea nuovi legami chimici durante la reazione, assorbendo energia dall'ambiente.
Come risultato del fatto che l'energia chimica viene immagazzinata in nuovi legami, la temperatura del pacchetto freddo diminuisce.
18- Borse termiche in gel
Queste borse utili che vengono utilizzate per riscaldare le mani fredde o i muscoli indolenziti contengono sostanze chimiche al loro interno.
Quando rompi il pacco per usarlo, le sostanze chimiche sono attivate. Queste sostanze chimiche sono mescolate e l'energia chimica rilasciata crea il calore che riscalda il pacchetto.
19- Alluminio in acido cloridrico
In una reazione chimica in laboratorio: viene aggiunto un foglio di alluminio alla soluzione di acido cloridrico.
La provetta diventa molto calda perché durante la reazione si rompono molti legami chimici rilasciando energia chimica che fa aumentare la temperatura della soluzione.
Nonostante non sia un esempio di energia chimica degno di nota. Quando un nucleo di fissione si divide in diversi frammenti più piccoli.
Questi frammenti, o prodotti di fissione, sono approssimativamente pari alla metà della massa originale. Vengono emessi anche due o tre neutroni.
La somma delle masse di questi frammenti è inferiore alla massa originale. Questa massa "scomparsa" (circa lo 0, 1% della massa originale) è stata convertita in energia secondo l'equazione di Einstein (AJ Software & Multimedia, 2015).
Concetti aggiuntivi per capire l'energia chimica
Le reazioni chimiche implicano la creazione e la rottura di legami chimici (ionici e covalenti) e l'energia chimica di un sistema è l'energia rilasciata o assorbita a causa della fabbricazione e della rottura di questi legami.
La rottura dei legami richiede energia, la formazione di legami rilascia energia e la reazione globale può essere endergonica (ΔG 0) in base ai cambiamenti generali nella stabilità dei reagenti ai prodotti (Chemical Energy, SF).
L'energia chimica svolge un ruolo cruciale in ogni giorno della nostra vita. Attraverso semplici reazioni e la chimica redox, la rottura e la formazione di collegamenti, l'energia può essere estratta e sfruttata in modo utilizzabile (Solomon Koo, 2014).
