20 Beispiele für chemische Energie zum Verständnis des Konzepts
Unter den Beispielen für chemische Energie finden wir Batterien, Biomasse, Öl, Erdgas oder Kohle. Dies erklärt das Konzept, dass chemische Energie die in chemischen Produkten gespeicherte Energie ist, die sie in Atomen und Molekülen erzeugt.
Meistens wird es als Energie chemischer Bindungen betrachtet, aber der Begriff umfasst auch Energie, die in der elektronischen Anordnung von Atomen und Ionen gespeichert ist.
Es ist eine Form von potentieller Energie, die erst beobachtet wird, wenn eine Reaktion auftritt (Helmenstine, 2017).
Sobald die chemische Energie von einem Stoff freigesetzt wird, wird dieser Stoff normalerweise in einen völlig neuen Stoff umgewandelt.
20 herausragende Beispiele chemischer Energie
1- Holz
Holz ist seit Jahrtausenden eine Energiequelle. Um ein Lagerfeuer herum brennt Brennholz, und während das Holz brennt, setzt die chemische Energie, die in den Bindungen der Zellulosemoleküle im Holz gespeichert ist, Wärme und Licht frei (Chemical Energy Examples, SF).
Während der industriellen Revolution verwendeten Dampfmaschinen wie Züge Kohle als Energiequelle.
Bei der Verbrennung von Kohle wird Wärme freigesetzt, mit der Wasser verdampft und durch die Bewegung eines Kolbens kinetische Energie erzeugt wird.
Obwohl Dampfmaschinen derzeit nicht in Betrieb sind, wird Kohle immer noch als Energiequelle zur Erzeugung von Strom und Wärme verwendet.
3- Benzin
Brennstoff, flüssige Brennstoffe wie Öl oder Gas sind einige der wirtschaftlich wichtigsten Formen chemischer Energie für die menschliche Zivilisation.
Wenn eine Zündquelle bereitgestellt wird, wandeln sich diese fossilen Brennstoffe augenblicklich um und setzen eine enorme Energiemenge in den Prozess frei.
Diese Energie wird auf vielfältige Weise genutzt, insbesondere für Transportzwecke.
Wenn Sie auf das Gaspedal Ihres Autos treten, wird das Gas im Tank zu mechanischer Energie, die das Auto vorwärts treibt und dann kinetische Energie in Form des sich bewegenden Autos erzeugt.
4- Erdgas
Wenn das Propan zum Kochen auf einem Grill verbrannt wird, bricht die in den Bindungen der Propanmoleküle gespeicherte chemische Energie zusammen und die Wärme wird zum Kochen freigesetzt.
Ebenso wird Erdgas wie Methan als Alternative zu Benzin und Diesel zum Antrieb von Fahrzeugen eingesetzt.
5- Redoxpotential
Chemische Elemente können Elektronen abgeben oder aufnehmen. Dabei verbleiben sie je nach Element in einem Zustand größerer oder kleinerer Energie.
Wenn ein Element ein Elektron auf ein anderes überträgt, wird die Differenz zwischen diesen Energiezuständen als Redoxpotential bezeichnet.
Laut Konvention tritt die Reaktion spontan auf, wenn der Unterschied positiv ist (Jiaxu Wang, 2015).
6- Batterien und Voltaic-Zellen
7- Bioelektrische Energie
Es gibt einige Arten, wie zum Beispiel elektrische Aale ( electrophorus electricus ) oder Tiefseefische ( melanocetus johnsonii ), die in der Lage sind, extern Bioelektrizität zu erzeugen.
Bioelektrizität ist in der Tat in allen Lebewesen vorhanden. Beispiele hierfür sind Membranpotentiale und neuronale Synapsen.
8- Photosynthese
Bei der Photosynthese wird die Energie des Sonnenlichts in chemische Energie umgewandelt, die in den Kohlenhydratbindungen gespeichert wird.
Anschließend können die Pflanzen die in den Bindungen der Kohlenhydratmoleküle gespeicherte Energie für ihr Wachstum und ihre Reparatur nutzen.
9- Essen
Die Nahrung, die Menschen aus Pflanzen oder Tieren zu sich nehmen, ist eine Form von gespeicherter chemischer Energie, die der Körper zum Bewegen und Funktionieren nutzt.
Beim Kochen von Lebensmitteln wird ein Teil der Energie aufgrund der angewendeten Wärmeenergie aus ihren chemischen Bindungen freigesetzt.
Nach dem Essen wandelt der Verdauungsprozess die chemische Energie in eine Form um, die der Körper nutzen kann (Barth, SF).
10- Zellatmung
Während der Zellatmung nimmt unser Körper die Glukosemoleküle auf und löst die Bindungen, die die Moleküle zusammenhalten.
Wenn diese Bindungen aufgebrochen werden, wird die in diesen Bindungen gespeicherte chemische Energie freigesetzt und verwendet, um die ATP-Moleküle zu einer Form von nutzbarer Energie für uns zu machen.
Muskelbewegung ist ein Beispiel dafür, wie der Körper chemische Energie verwendet, um sie in mechanische oder kinetische umzuwandeln.
Bei Verwendung der in der ATP enthaltenen Energie treten Konformationsänderungen in Skelettmuskelproteinen auf, die zu einer Anspannung oder Entspannung führen und physische Bewegung verursachen.
12- Chemische Zersetzung
Wenn Lebewesen sterben, muss die in ihren chemischen Bindungen enthaltene Energie irgendwohin gehen. Bakterien und Pilze nutzen diese Energie bei Fermentationsreaktionen.
13- Wasserstoff und Sauerstoff
Wasserstoff ist ein leichtes und brennbares Gas. In Verbindung mit Sauerstoff setzt es explosionsartig Wärme frei.
Dies war der Grund für die Tragödie des Luftschiffs von Hindenburg, da diese Fahrzeuge mit Wasserstoff gefüllt waren. Heute wird diese Reaktion genutzt, um Raketen in den Weltraum zu befördern.
14- Explosionen
Explosionen sind chemische Reaktionen, die sehr schnell ablaufen und viel Energie freisetzen. Wenn ein Explosivstoff abgefeuert wird, ändert sich die im Explosivstoff gespeicherte chemische Energie und wird in Schallenergie, kinetische Energie und thermische Energie umgewandelt.
Diese sind in Schall, Bewegung und Wärme zu beobachten, die entstehen.
Durch Neutralisation einer Säure mit einer Base wird Energie freigesetzt. Dies liegt daran, dass die Reaktion exotherm ist.
16- Säure in Wasser
Auch beim Verdünnen einer Säure in Wasser findet eine exotherme Reaktion statt. Dabei muss mit größter Sorgfalt vorgegangen werden, um ein Verspritzen von Säure zu vermeiden. Die richtige Art, eine Säure zu verdünnen, ist immer, sie dem Wasser zuzusetzen und niemals umgekehrt.
17 - Kühlmittelgel
Im Sport verwendete Kühlcontainer sind Beispiele für chemische Energie. Wenn der mit Wasser gefüllte Innenbeutel zerbricht, reagiert er mit dem Ammoniumnitrat-Granulat und bildet während der Reaktion neue chemische Bindungen, die Energie aus der Umgebung absorbieren.
Durch die Speicherung der chemischen Energie in neuen Bindungen sinkt die Temperatur der Kaltverpackung.
18-Gel-Thermobeutel
Diese nützlichen Taschen, die zum Aufwärmen kalter Hände oder Muskelkater verwendet werden, enthalten Chemikalien.
Wenn Sie die Verpackung zerbrechen, um sie zu verwenden, werden die Chemikalien aktiviert. Diese Chemikalien werden gemischt und die chemische Energie, die sie abgeben, erzeugt die Wärme, die die Verpackung erwärmt.
19- Aluminium in Salzsäure
Bei einer chemischen Reaktion im Labor: Der Salzsäurelösung wird Aluminiumfolie zugesetzt.
Das Reagenzglas wird sehr heiß, da während der Reaktion viele chemische Bindungen aufgebrochen werden und chemische Energie freigesetzt wird, wodurch die Temperatur der Lösung ansteigt.
Obwohl es kein nennenswertes Beispiel für chemische Energie ist. Wenn sich ein Spaltkern in mehrere kleinere Fragmente teilt.
Diese Fragmente oder Spaltprodukte entsprechen ungefähr der Hälfte der ursprünglichen Masse. Es werden auch zwei oder drei Neutronen emittiert.
Die Summe der Massen dieser Fragmente ist kleiner als die ursprüngliche Masse. Diese "verschwundene" Masse (etwa 0, 1% der ursprünglichen Masse) wurde gemäß der Einstein-Gleichung (AJ Software & Multimedia, 2015) in Energie umgewandelt.
Zusätzliche Konzepte zum Verständnis der chemischen Energie
Bei chemischen Reaktionen werden chemische Bindungen (ionisch und kovalent) hergestellt und aufgebrochen. Die chemische Energie eines Systems ist die Energie, die durch die Herstellung und den Bruch dieser Bindungen freigesetzt oder absorbiert wird.
Das Aufbrechen von Bindungen erfordert Energie, das Bilden von Bindungen setzt Energie frei, und die globale Reaktion kann endergonisch (ΔG 0) sein, basierend auf den allgemeinen Änderungen der Stabilität der Reaktanten gegenüber den Produkten (Chemical Energy, SF).
Chemische Energie spielt in jedem Tag unseres Lebens eine entscheidende Rolle. Durch einfache Reaktionen und Redoxchemie, Abbau und Linkbildung kann Energie auf nutzbare Weise extrahiert und genutzt werden (Solomon Koo, 2014).
