20 Παραδείγματα χημικής ενέργειας για την κατανόηση της έννοιας

Μεταξύ των παραδείγματα χημικής ενέργειας μπορούμε να βρούμε μπαταρίες, βιομάζα, πετρέλαιο, φυσικό αέριο ή άνθρακα. Αυτό εξηγεί την έννοια ότι η χημική ενέργεια είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται στα χημικά προϊόντα, γεγονός που την καθιστά ενέργεια μέσα σε άτομα και μόρια.

Τις περισσότερες φορές, θεωρείται η ενέργεια των χημικών δεσμών, αλλά ο όρος περιλαμβάνει επίσης την ενέργεια που αποθηκεύεται στην ηλεκτρονική διάταξη ατόμων και ιόντων.

Είναι μια μορφή δυνητικής ενέργειας που δεν θα παρατηρηθεί μέχρι να εμφανιστεί μια αντίδραση (Helmenstine, 2017).

Συνήθως, μόλις απελευθερωθεί χημική ενέργεια από μια ουσία, η ουσία αυτή μετατρέπεται σε μια εντελώς νέα ουσία.

20 εξαιρετικά παραδείγματα χημικής ενέργειας

1 - Ξύλο

Για χιλιάδες χρόνια το ξύλο ήταν πηγή ενέργειας. Γύρω από μια φωτιά στο τραπέζι, τα καυσόξυλα καίγονται και καθώς καίγεται το ξύλο, η χημική ενέργεια που αποθηκεύεται στους δεσμούς των μορίων κυτταρίνης στο ξύλο, απελευθερώνει θερμότητα και φως (Chemical Energy Examples, S.F.).

Κατά τη διάρκεια της Βιομηχανικής Επανάστασης, ατμομηχανές, όπως τα τρένα, χρησιμοποίησαν τον άνθρακα ως πηγή ενέργειας.

Ο καύση άνθρακα απελευθερώνει θερμότητα που χρησιμοποιήθηκε για την εξάτμιση του νερού και την παραγωγή κινητικής ενέργειας με την κίνηση ενός εμβόλου.

Παρόλο που οι ατμομηχανές είναι τώρα αχρησιμοποίητοι, ο άνθρακας εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας.

3 - Βενζίνη

Τα καύσιμα, τα υγρά καύσιμα όπως το πετρέλαιο ή το φυσικό αέριο είναι μερικές από τις οικονομικότερες μορφές χημικής ενέργειας για τον ανθρώπινο πολιτισμό.

Όταν παρέχεται μια πηγή ανάφλεξης, αυτά τα ορυκτά καύσιμα μετασχηματίζονται στιγμιαία, απελευθερώνοντας μια τεράστια ποσότητα ενέργειας στη διαδικασία.

Αυτή η ενέργεια χρησιμοποιείται με πολλούς τρόπους, ιδιαίτερα για σκοπούς μεταφοράς.

Όταν βγάλετε το γκάζι του αυτοκινήτου σας, το αέριο στη δεξαμενή γίνεται μηχανική ενέργεια που οδηγεί το αυτοκίνητο προς τα εμπρός, το οποίο στη συνέχεια δημιουργεί κινητική ενέργεια με τη μορφή του κινούμενου αυτοκινήτου.

4- Φυσικό αέριο

Όταν το προπάνιο καίγεται για να μαγειρέψει σε σχάρα, η χημική ενέργεια που αποθηκεύεται στους δεσμούς των μορίων προπανίου διασπάται και η θερμότητα απελευθερώνεται για το μαγείρεμα.

Ομοίως, το φυσικό αέριο, όπως το μεθάνιο, χρησιμοποιείται ως εναλλακτική λύση στη βενζίνη και το ντίζελ για την αύξηση των οχημάτων.

5- Δυναμικό Redox

Τα χημικά στοιχεία έχουν την ικανότητα να αποδίδουν ή να δέχονται ηλεκτρόνια. Με αυτόν τον τρόπο, παραμένουν σε κατάσταση μεγαλύτερης ή μικρότερης ενέργειας ανάλογα με το στοιχείο.

Όταν ένα στοιχείο μεταφέρει ένα ηλεκτρόνιο σε άλλο, η διαφορά μεταξύ αυτών των ενεργειακών καταστάσεων ονομάζεται δυναμικό οξειδοαναγωγής.

Κατά συνθήκη, εάν η διαφορά είναι θετική τότε η αντίδραση λαμβάνει χώρα αυθόρμητα (Jiaxu Wang, 2015).

6- Μπαταρίες και βολταϊκά κύτταρα

7- Βιοηλεκτρική ενέργεια

Υπάρχουν ορισμένα είδη, όπως τα ηλεκτρικά χέλια (electrophorus electricus) ή το ψάρι βαθέων υδάτων (melanocetus johnsonii) που είναι ικανά να παράγουν εξωτερικά τη βιοηλεκτρική ενέργεια.

Στην πραγματικότητα, η βιοηλεκτρική ενέργεια υπάρχει σε όλα τα έμβια όντα. Παραδείγματα αυτών είναι τα μεμβρανικά δυναμικά και οι νευρωνικές συνάψεις.

8- Φωτοσύνθεση

Κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης, η ενέργεια του ηλιακού φωτός μετατρέπεται σε χημική ενέργεια που αποθηκεύεται στους δεσμούς υδατανθράκων.

Στη συνέχεια, τα φυτά μπορούν να χρησιμοποιήσουν την ενέργεια που αποθηκεύεται στους δεσμούς των μορίων υδατανθράκων για την ανάπτυξη και την αποκατάστασή τους.

9- Τροφή

Το φαγητό που τρώει ο άνθρωπος, είτε από ένα φυτό είτε από ένα ζώο, είναι μια μορφή αποθηκευμένης χημικής ενέργειας που χρησιμοποιούν τα σώματα για να κινηθούν και να λειτουργήσουν.

Όταν το φαγητό μαγειρεύεται μέρος της ενέργειας απελευθερώνεται από τους χημικούς δεσμούς του ως αποτέλεσμα της θερμικής ενέργειας που εφαρμόζεται.

Αφού οι άνθρωποι τρώνε, η πεπτική διαδικασία μετατρέπει περαιτέρω τη χημική ενέργεια σε μια μορφή που μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα σώματά τους (Barth, S.F.).

10-Κυτταρική αναπνοή

Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής αναπνοής, τα σώματά μας παίρνουν τα μόρια γλυκόζης και διασπούν τους δεσμούς που συγκρατούν τα μόρια μαζί.

Όταν οι δεσμοί αυτοί σπάσουν, η χημική ενέργεια που αποθηκεύεται σε αυτούς τους δεσμούς αποδεσμεύεται και χρησιμοποιείται για να παράγει μόρια ΑΤΡ, μια μορφή ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εμάς.

Η κίνηση των μυών είναι ένα παράδειγμα του πώς το σώμα χρησιμοποιεί χημική ενέργεια για να το μετατρέψει σε μηχανική ή κινητική.

Όταν χρησιμοποιούμε την ενέργεια που περιέχεται στο ATP, συμβατικές αλλαγές συμβαίνουν σε πρωτεΐνες σκελετικών μυών προκαλώντας τους να τεταμένες ή να χαλαρώσουν προκαλώντας φυσική κίνηση.

12- Χημική αποσύνθεση

Όταν τα ζωντανά όντα πεθαίνουν, η ενέργεια που περιέχεται στους χημικούς τους δεσμούς πρέπει να πάει κάπου. Τα βακτήρια και οι μύκητες χρησιμοποιούν αυτή την ενέργεια σε αντιδράσεις ζύμωσης.

13- Υδρογόνο και οξυγόνο

Το υδρογόνο είναι ένα ελαφρύ και εύφλεκτο αέριο. Όταν συνδυάζεται με οξυγόνο, απελευθερώνει θερμότητα εκρηκτικά.

Αυτή ήταν η αιτία της τραγωδίας του αεροσκάφους του Hindenburg, καθώς αυτά τα οχήματα είχαν διογκωθεί με υδρογόνο. Σήμερα αυτή η αντίδραση χρησιμοποιείται για να ωθήσει τους πυραύλους στο διάστημα.

14- Έκρηξη

Οι εκρήξεις είναι χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν πολύ γρήγορα και απελευθερώνουν πολλή ενέργεια. Όταν εκτοξεύεται ένα εκρηκτικό, η χημική ενέργεια που αποθηκεύεται στις εκρηκτικές μεταβολές μεταφέρεται σε ηχητική ενέργεια, κινητική ενέργεια και θερμική ενέργεια.

Αυτά είναι παρατηρήσιμα στον ήχο, την κίνηση και τη θερμότητα που δημιουργούνται.

Με την εξουδετέρωση ενός οξέος με μια βάση, απελευθερώνεται ενέργεια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η αντίδραση είναι εξωθερμική.

16- Οξέα σε νερό

Επίσης, όταν αραιώνεται ένα οξύ σε νερό, λαμβάνει χώρα εξωθερμική αντίδραση. Μεγάλη προσοχή πρέπει να δοθεί για να αποφευχθεί η εκτόξευση οξέος. Ο σωστός τρόπος για την αραίωση ενός οξέος είναι πάντα η προσθήκη του στο νερό και ποτέ το αντίθετο.

17- Γέλη ψυκτικού μέσου

Τα κρύα δοχεία που χρησιμοποιούνται στον αθλητισμό είναι παραδείγματα χημικής ενέργειας. Όταν ο εσωτερικός σάκος που γεμίζει με νερό σπάει, αντιδρά με τους κόκκους του νιτρικού αμμωνίου και δημιουργεί νέους χημικούς δεσμούς κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, απορροφώντας ενέργεια από το περιβάλλον.

Ως αποτέλεσμα της αποθήκευσης της χημικής ενέργειας σε νέους δεσμούς, η θερμοκρασία του κρύου δοχείου μειώνεται.

18- Θερμικοί σάκκοι γέλης

Αυτές οι χρήσιμες σακούλες που χρησιμοποιούνται για να ζεσταθούν τα κρύα χέρια ή οι πονόλαιμοι μύες έχουν χημικές ουσίες μέσα τους.

Όταν σπάσετε το πακέτο για να το χρησιμοποιήσετε, οι χημικές ουσίες είναι ενεργοποιημένες. Αυτές οι χημικές ουσίες αναμειγνύονται και η χημική ενέργεια που απελευθερώνουν δημιουργεί τη θερμότητα που θερμαίνει τη συσκευασία.

19- Αλουμίνιο σε υδροχλωρικό οξύ

Σε χημική αντίδραση σε εργαστήριο: προστίθεται αλουμινόχαρτο στο διάλυμα υδροχλωρικού οξέος.

Ο δοκιμαστικός σωλήνας γίνεται πολύ ζεστός επειδή κατά τη διάρκεια της αντίδρασης πολλοί χημικοί δεσμοί θραύονται απελευθερώνοντας χημική ενέργεια προκαλώντας την αύξηση της θερμοκρασίας του διαλύματος.

Παρά το γεγονός ότι δεν αποτελεί παράδειγμα χημικής ενέργειας που αξίζει να αναφερθεί. Όταν ένας πυρήνας σχάσης διαιρείται σε αρκετά μικρότερα θραύσματα.

Αυτά τα θραύσματα ή προϊόντα σχάσης είναι περίπου ίσα με το ήμισυ της αρχικής μάζας. Δύο ή τρία νετρόνια εκπέμπονται επίσης.

Το άθροισμα των μαζών αυτών των θραυσμάτων είναι μικρότερο από την αρχική μάζα. Αυτή η "εξαφανισμένη" μάζα (περίπου 0,1% της αρχικής μάζας) έχει μετατραπεί σε ενέργεια σύμφωνα με την εξίσωση Einstein (AJ Software & Multimedia, 2015).

Επιπλέον έννοιες για την κατανόηση της χημικής ενέργειας

Οι χημικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν την κατασκευή και τη θραύση των χημικών δεσμών (ιοντικές και ομοιοπολικές) και η χημική ενέργεια ενός συστήματος είναι η ενέργεια που απελευθερώνεται ή απορροφάται λόγω της κατασκευής και της ρήξης αυτών των δεσμών.

Το σπάσιμο των δεσμών απαιτεί ενέργεια, οι δεσμοί που σχηματίζουν απελευθερώνουν ενέργεια και η παγκόσμια αντίδραση μπορεί να είναι endergonic (ΔG <0) o exergónica (ΔG> 0) με βάση γενικές μεταβολές στη σταθερότητα των αντιδραστηρίων στα προϊόντα (Chemical Energy, S.F.).

Η χημική ενέργεια διαδραματίζει καίριο ρόλο σε κάθε μέρα της ζωής μας. Μέσω απλών αντιδράσεων και οξειδοαναγωγικής χημείας, διάσπασης και συγκόλλησης, η ενέργεια μπορεί να εξαχθεί και να χρησιμοποιηθεί με χρήσιμο τρόπο (Solomon Koo, 2014).

Αναφορές

1. AJ Λογισμικό & πολυμέσα. (2015). Πυρηνική σχάση: Βασικά. Ανάκτηση από το atomicarchive.com.
2. Barth, Β. (S.F.). Παραδείγματα χημικής ενέργειας. Ανακτήθηκε από το greenliving.lovetoknow.com.
3. Παραδείγματα χημικής ενέργειας. (S.F.). Ανάκτηση από το softschools.com.
4. Χημική Ενέργεια (S.F.). Ανακτήθηκε από το science.uwaterloo.
5. Encyclopædia Britannica. (2016, 16 Σεπτεμβρίου). Χημική ενέργεια. Ανάκτηση από britannica.com.
6. Helmenstine, Α. Μ. (2017, 15 Μαρτίου). Τι είναι ένα παράδειγμα χημικής ενέργειας; Ανακτήθηκε από thoughtco.com.
7. Jiaxu Wang, J.W. (2015, 11 Δεκεμβρίου). Τυπικό Δυναμικό Μείωσης. Ανακτήθηκε από chem.libretexts.org.
8. Solomon Koo, Β. Ν. (2014, 1 Μαρτίου). Χημική Ενέργεια Ανακτήθηκε από chem.libretexts.org.