انرژی همیشه با روش‌های مختلفی از یک شکل به فرم دیگر تبدیل می‌شود. در مقاله زیر، نمونه‌هایی از انرژی شیمیایی را مشاهده می‌کنید که گواهی بر این واقعیت جهانی است.
تقریباً هر پدیده‌ای در طبیعت، خواه جغرافیایی یا زیست شناختی، به این طریق یا آن طریق، تجلی انرژی است. تحول انرژی بخش اساسی کلیه فرایندهای بیولوژیکی را تشکیل می‌دهد. در فیزیک، انرژی از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا یک کمیت فیزیکی است که می‌تواند به هر ذره یا جسم دیگری که در حالت سکون یا حرکت است، اختصاص یابد. به طور مشابه، در شیمی نمونه‌های فراوانی وجود دارد که یک شکل از انرژی در مواد مختلف ذخیره می‌شود یا بخشی از واکنشهای شیمیایی مختلف است، و انرژی به اشکال مختلف تبدیل می‌شود. گرانش، پتانسیل، جنبشی، مکانیکی، الکتریکی، انرژی باد، مغناطیسی و هسته‌ای انواع مختلف انرژی هستند.
معرفی انرژی شیمیایی
– این یک انرژی ذاتی در اتم‌ها و مولکول‌های یک ماده است. به بیان ساده، هر ترکیب از اتم و مولکول ساخته شده است. هر یک از این اتم‌ها و مولکول‌ها توسط پیوندهای کووالانسی قوی یا ضعیف نگه داشته می‌شوند.
– همه انواع پیوندهای شیمیایی دارای انرژی خاصی هستند و این انرژی هنگام قطع پیوند در یک واکنش شیمیایی آزاد می‌شود.
– در برخی از واکنشهای شیمیایی، پس از اتمام واکنش، انرژی گرمایی آزاد می‌شود. این‌ها به عنوان واکنشهای گرمازا شناخته می‌شوند و در چنین واکنش‌هایی انرژی لازم برای ایجاد واکنش کمتر از کل انرژی آزاد شده است.
– از طرف دیگر، واکنشهای شیمیایی خاصی وجود دارند، که گرما را از محیط اطراف خود جذب می‌کنند تا واکنش را انجام دهند. این‌ها به عنوان واکنشهای گرماگیر شناخته می‌شوند.
– همچنین نمونه‌های بی شماری از این شکل از انرژی وجود دارد که در آن هر واکنش هم گرما زا و هم گرما گیر است.
نمونه‌هایی از انرژی شیمیایی
– تقریباً همه واکنشهای مربوط به احتراق ترکیبات یا عناصر شیمیایی، فوتوسنتز، تنفس سلولی، سلول‌ها و باتری‌ها نمونه‌های کاملی از انرژی شیمیایی هستند.
– به عنوان مثال، گیاهان با استفاده از فرآیند فوتوسنتز، مواد غذایی ایجاد می‌کنند که احتمالاً یکی از نمونه‌ها در این نوع انرژی است که بیش از همه مورد مطالعه بوده است. گیاهان و درختان انرژی خورشیدی را جذب می‌کنند و از آن برای تبدیل دی اکسید کربن و آب موجود در جو به اکسیژن و قند (ساکاروز، فروکتوز و غیره) استفاده می‌کنند.
– درست مانند چربی‌های موجود در حیوانات برای ذخیره انرژی، مولکول‌های قند حاصل از فرآیند فوتوسنتز توسط گیاهان برای به دست آوردن انرژی ذخیره می‌شوند. در شیمی نمونه‌های فراوانی وجود دارد که یک شکل از انرژی در مواد مختلف ذخیره می‌شود این ترکیبات قندی که بخشی جدایی ناپذیر از درختان، گیاهان، میوه‌ها و سبزیجات را تشکیل می‌دهند منبع انرژی شیمیایی گیاهان و درختان هستند. وقتی حیوانات از میوه و سبزیجات و سایر قسمت‌های گیاهان تغذیه می‌کنند، این مولکول‌های قند انرژی لازم را به حیوانات می‌دهند.
– نمونه دیگر شامل مولکول‌های قند موجود در فرآیند مولکولی تنفس سلولی است.
– مواد غذایی ارگانیک که توسط انسان مصرف می‌شود حاوی قند و سایر مولکول‌هایی است که بیشتر به دی اکسید کربن، آب و آدنوزین تری فسفات (ATP) تجزیه می‌شوند. ATP ، همان طور که بسیاری از ما باید در دوره‌های زیست شناسی مدارس خود خوانده باشیم، یک ماده شیمیایی مهم است که به انتقال انرژی شیمیایی در بدن برای فرآیندهای متابولیکی کمک می‌کند.
– فرایندهای احتراق که همچنین به عنوان سوختن شناخته می‌شوند نمونه‌های مختلفی از انرژی شیمیایی را شامل می‌شوند.
– سوزاندن چوب، ذغال و سایر مواد منجر به آزاد شدن این انرژی به جو می‌شود، به عنوان مثال می‌توان به سوختن سوخت‌های فسیلی اشاره کرد.
– این واکنش‌ها با آزاد شدن انرژی نور و گرما همراه است. یکی از ساده‌ترین و بارزترین نمونه‌ها شارژ باتری‌هاست که ما در زندگی روزمره از آنها استفاده می‌کنیم. باتری‌ها حاوی مواد شیمیایی مانند روی و سرب هستند که پس از برقراری اتصال الکتریکی بین دو سیم متصل به دو قطب باتری، انرژی آنها به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.
این مثال‌ها ساده‌ترین و آسان‌ترین مثال‌های انرژی شیمیایی برای فهمیدن توسط افراد غیر متخصص هستند.
مزایای انرژی شیمیایی
انرژی شیمیایی، شایع‌ترین شکل انرژی موجود در زمین است. با توجه به مزایای انرژی شیمیایی، از این انرژی به عنوان یک منبع انرژی پرکاربرد در سراسر جهان استفاده می‌شود. دنیای ما از انرژی شیمیایی آزاد شده از طریق واکنشهای مختلف تأمین می‌شود. بدن ما از انرژی شیمیایی آزاد شده از طریق تبدیل ATP (آدنوزین تری فسفات) به ADP (آدنوزین دی فسفات) استفاده می‌کند. وسایل نقلیه ما از سوخت‌هایی استفاده می‌کنند که انرژی شیمیایی آزاد شده از طریق واکنش احتراق را به دست می‌آورند، و نیروگاه‌های ما با سوزاندن زغال سنگ به عنوان سوخت کار می‌کنند که این منجر به تولید برق می‌شود. زمان مدیدی است که هر منبع انرژی‌ای که انسان از آن استفاده می‌کند منشأ انرژی شیمیایی دارد.
معرفی دوباره‌ی از انرژی شیمیایی
انرژی ذخیره شده در پیوندهای شیمیایی، که می‌تواند از طریق واکنشهای گرما زا آزاد شود، انرژی شیمیایی نامیده می‌شود. در حالی که مواد متنوع شیمیایی موجود در زمین فراوانند، بالتبع منابع انرژی شیمیایی نیز فراوان است، از جمله چوب، زغال سنگ، نفت خام و تقریباً هر ماده آلی قابل احتراق دیگر. بسته به ماهیت پیوندهای شیمیایی که توسط یک واکنش احتراق شکسته می‌شوند، ممکن است مقدار انرژی شیمیایی آزاد شده از طریق یک واکنش متفاوت باشد. نفت خام که از ترکیبی از ترکیبات هیدروکربن تشکیل شده و دارای پیوندهای متعدد است، یکی از غنی‌ترین منابع انرژی شیمیایی است. غذایی که مصرف می‌کنیم حاوی انرژی شیمیایی‌ای است که از طریق فرآیند تنفس سلولی حاصل می شود.
انرژی شیمیایی تقریباً به همه چیز در روی زمین قدرت می‌دهد. مزایایی اصلی برای استفاده از این شکل از انرژی ذکر شده است، از جمله مورد مهم زیر:
این، فراوان‌ترین منبع انرژی موجود است
منابع انرژی شیمیایی کاملاً به آسانی قابل دسترس‌ترین منابع انرژی جهان هستند. نفت خام که از لایه‌های رسوبی زیر پوسته زمین استخراج می‌شود، در حال حاضر وافرترین منبع انرژی شیمیایی مورد استفاده در جهان است. نفت خام از تبدیل شیمیایی بقایای فسیلی گیاهان مرده و حیوانات تحت فشار زیاد ایجاد شده توسط لایه های زمین ایجاد می‌شود.
وابستگی نوع بشر به نفت خام به حدی است که شرایط همه اقتصادهای جهان مستقیماً تحت تأثیر نوسانات قیمت نفت خام قرار دارد. سایر منابع انرژی شیمیایی فراوان ذغال سنگ، چوب و مواد آلی مانند موم هستند.
منبع: راسخون
تایید کننده مطلب: دبیر شیمی خانم اسماعیلی