¿Qué es la energía química potencial?
La energía química potencial es la energía almacenada en un material que puede liberarse a través de una reacción química. Esta energía puede provenir de la combinación de átomos o moléculas o de la separación de moléculas. Se libera en forma de calor, luz o ambos. Por lo general, es necesario algún tipo de disparador para liberar energía potencial, pero este disparador puede ser tan simple como mezclar dos materiales, como agregar el metal altamente reactivo, el potasio, con agua, lo que resulta en una reacción muy fuerte que libera una gran cantidad de calor
La formación y ruptura de enlaces entre átomos es la fuente de toda la energía química potencial. Dependiendo de la fuerza de tales enlaces, la cantidad de energía almacenada variará. Los enlaces muy fuertes almacenan una pequeña cantidad de energía, y los enlaces débiles almacenan grandes cantidades. Los enlaces fuertes son muy estables y requieren energía adicional para romperse, lo que significa que se libera menos energía cuando se rompe. Lo contrario es cierto para los enlaces débiles, por lo que requieren poca energía adicional como desencadenante para romper y liberar una gran cantidad de energía.
Este principio de energía química potencial es la base para nuestro uso de muchas de las fuentes de energía del mundo. Los combustibles de hidrocarburos, también conocidos como combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo y sus derivados refinados, contienen cantidades muy grandes de energía química potencial. Cuando se queman, las moléculas de estas sustancias se combinan con oxígeno. Esto da como resultado la ruptura de algunos de los enlaces moleculares entre ciertos átomos en las moléculas y la formación de otros a medida que los átomos de oxígeno se incorporan a la estructura molecular, un proceso conocido como oxidación. El resultado es la liberación de energía química potencial en forma de calor y luz, pero particularmente calor, que es aprovechado y utilizado para alimentar máquinas y convertirlo en electricidad.
La energía almacenada se expresa en unidades internacionales estándar (SI) de megajulios por kilogramo (Mj / kg), y la cantidad de energía almacenada en una sustancia en relación con una masa dada se denomina densidad de energía. Esto permite comparar la cantidad de energía química potencial almacenada en una sustancia con otra en masa. Este tipo de energía puede liberarse de diferentes maneras. Para los combustibles fósiles, generalmente se libera al quemar. Para sustancias como los alimentos, se libera durante los procesos metabólicos del cuerpo, que son químicamente idénticos a la quema pero se llevan a cabo a un ritmo mucho más lento y controlado.
Los explosivos como la dinamita y la nitroglicerina liberan su energía química potencial muy rápidamente, lo que les otorga sus propiedades explosivas. La mayoría de los explosivos tienen una cantidad relativamente baja de energía química potencial en masa, incluso en comparación con cosas como el azúcar, pero sus propiedades químicas permiten que esta energía se libere casi instantáneamente. Por ejemplo, la nitroglicerina contiene 6,5 Mj / kg y la caña de azúcar cruda contiene 19 Mj / kg.