La energía química es la energía de las sustancias químicas que se libera cuando las sustancias sufren una reacción química y se transforman en otras sustancias. Algunos ejemplos de medios de almacenamiento de energía química incluyen baterías, [1] alimentos y gasolina (así como oxígeno gaseoso, que tiene una alta energía química debido a su doble enlace relativamente débil [2] e indispensable para la liberación de energía química en la gasolina). combustión). [3] [4] Romper y reconstruir enlaces químicos implica energía , que puede ser absorbida o evolucionada a partir de un sistema químico. Si los reactivos con enlaces de pares de electrones relativamente débiles se convierten en productos con enlaces más fuertes, se libera energía. [5] Por lo tanto, las moléculas inestables y con enlaces relativamente débiles almacenan energía química. [2]
La energía que puede liberarse o absorberse debido a una reacción entre sustancias químicas es igual a la diferencia entre el contenido de energía de los productos y los reactivos, si la temperatura inicial y final son las mismas. Este cambio de energía se puede estimar a partir de las energías de enlace de los reactivos y productos. También se puede calcular a partir de , la energía interna de formación de las moléculas del reactivo y , la energía interna de formación de las moléculas del producto. El cambio de energía interna de un proceso químico es igual al calor intercambiado si se mide en condiciones de volumen constante e igual temperatura inicial y final, como en un recipiente cerrado como una bomba calorimétrica . Sin embargo, en condiciones de presión constante, como en reacciones en recipientes abiertos a la atmósfera, el cambio de calor medido no siempre es igual al cambio de energía interna, porque el trabajo presión-volumen también libera o absorbe energía. (El cambio de calor a presión constante es igual al cambio de entalpía , en este caso la entalpía de reacción , si las temperaturas inicial y final son iguales).
Un término relacionado es el calor de combustión , que es la energía principalmente de los dobles enlaces débiles del oxígeno molecular [4] [6] liberados debido a una reacción de combustión y que a menudo se aplica en el estudio de los combustibles . Los alimentos son similares a los combustibles de hidrocarburos y carbohidratos, y cuando se oxidan a dióxido de carbono y agua, la energía liberada es análoga al calor de combustión (aunque se evalúa de manera diferente que para un combustible de hidrocarburos; consulte energía alimentaria ).
La energía potencial química es una forma de energía potencial relacionada con la disposición estructural de átomos o moléculas. Esta disposición puede ser el resultado de enlaces químicos dentro de una molécula o de interacciones entre ellas. La energía química de una sustancia química se puede transformar en otras formas de energía mediante una reacción química . Por ejemplo, cuando se quema un combustible, la energía química del oxígeno molecular y del combustible se convierte en calor. [4] Las plantas verdes transforman la energía solar en energía química (principalmente de oxígeno) mediante el proceso de fotosíntesis , y la energía eléctrica se puede convertir en energía química y viceversa mediante reacciones electroquímicas .
El término similar potencial químico se utiliza para indicar el potencial de una sustancia de sufrir un cambio de configuración, ya sea en forma de reacción química, transporte espacial, intercambio de partículas con un reservorio, etc. No es una forma de energía potencial. en sí, pero está más estrechamente relacionada con la energía libre . La confusión en la terminología surge del hecho de que en otras áreas de la física no dominadas por la entropía, toda la energía potencial está disponible para realizar un trabajo útil e impulsa al sistema a sufrir cambios de configuración espontáneamente y, por lo tanto, no hay distinción entre "libre" y "libre". energía potencial "no libre" (de ahí la palabra "potencial"). Sin embargo, en sistemas de gran entropía, como los sistemas químicos, la cantidad total de energía presente (y conservada según la primera ley de la termodinámica ) de la que forma parte esta energía potencial química, se separa de la cantidad de esa energía: termodinámica libre. energía (de la cual se deriva el potencial químico ), que (parece) impulsar el sistema hacia adelante espontáneamente a medida que aumenta la entropía global (de acuerdo con la segunda ley ).
