Esempio di energia chimica

Il L'energia chimica è quella che deriva dalle reazioni chimiche. L'interazione tra specie chimiche genera rottura e/o generazione di legami, che implica rispettivamente un rilascio o un assorbimento di Energia. L'energia chimica è chiamata energia rilasciata, che può essere utilizzata, ad esempio, come energia termica ed energia elettrica.

Energia nelle reazioni chimiche

L'Energia Chimica può essere ottenuta nella sua massima espressione da due fonti principali: Combustione e Soluzioni Elettrolitiche. A livello del corpo umano, invece, è possibile ottenere energia attraverso la disgregazione chimica degli alimenti.

Energia di combustione 

Ad esempio, quando il carburante metano CH₄, l'idrocarburo più semplice, inizia a bruciare in presenza dell'ossigeno ossidante, si disintegra, formando prodotti di anidride carbonica CO.₂ e acqua H₂O. Inoltre, la rottura dei legami degli atomi di idrogeno con gli atomi di carbonio rilascerà energia sotto forma di calore.

CH₄ (g) + 2O₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂ O (l) ∆H = -212,8 Kcal / mol 

Equazione di combustione del metano. Il calore di questa reazione è rappresentato da ΔH. Il segno negativo indica rilascio di Energia. La reazione è esotermica.

Combustione di gas metano. La reazione si manifesta con una fiamma.

Esempi di Calori di Combustione di composti organici a 25°C.

Composto	Formula	ΔH (Kcal/mol)
Metano (g)	CH4	-212.80
Etano (g)	C2H6	-372.82
Propano (g)	C3H8	-530.60
n-butano (g)	C4H10	-687.98
n-pentano (g)	C5H12	-845.16
Etilene (g)	C2H4	-337.23
Acetilene (g)	C2H2	-310.62
benzene (g)	C6H6	-787.20
benzene (l)	C6H6	-780.98
Toluene (l)	C7H8	-934.50
Naftalene (i)	C10H8	-1,228.18
Saccarosio (i)	C12H22O11	-1,348.90
Metanolo (l)	CH3Oh	-173.67
Etanolo (l)	C2H5Oh	-326.70
acido acetico (l)	CH3COOH	-208.34
acido benzoico (i)	C6H5COOH	-771.20

Affinché un combustibile fornisca tutto il calore di combustione di cui è capace, deve essere allo stato gassoso. Come si può vedere in tabella, il benzene liquido contribuisce con un calore di combustione inferiore di 6,22 Kcal/mol rispetto a quello rilasciato dal benzene gassoso. Ciò significa che per effettuare il passaggio da liquido a gas devono essere investiti 6,22 Kcal/mol.

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Soluzioni elettrolitiche Energia

Un conduttore elettrolitico è un mezzo in cui è coinvolta una o più specie ioniche, che è disperso con la sua carica elettrica, permettendo il passaggio di una corrente elettrica attraverso il suo Costituzione. Le soluzioni elettrolitiche sono conduttori elettrolitici.

I conduttori elettrolitici comprendono, oltre alle soluzioni elettrolitiche, Sali fusi e anche alcuni sali solidi, come cloruro di sodio NaCl e nitrato d'argento AgNO₃.

Il trasferimento degli elettroni avviene per migrazione ionica, positiva e negativa, verso gli elettrodi. Questa migrazione comporta non solo un trasferimento di elettricità, ma anche il trasporto di materia da una parte all'altra del conduttore.

Cella elettrochimica

Collegando una sorgente di potenziale agli elettrodi metallici (catodo e anodo), e immergendoli in a Soluzione acquosa, gli elettroni viaggeranno attraverso l'anodo, per sfuggire dalla soluzione al polo positivo del Fontana. È il caso, ad esempio, di uno ione Cloruro, che si libera dal suo elettrone, e già con carica neutra, si unisce ad un altro atomo di Cloro, per formare la molecola biatomica. Il gas di cloro fuoriesce dalla soluzione.

2Cl^- = 2Cl + 2e^-

Gli elettroni che escono dal polo negativo della sorgente saranno alloggiati nel catodo sommerso. Le specie presenti nella soluzione acquosa (ioni) prenderanno gli elettroni dal catodo. Ad esempio, gli ioni idrogeno che compongono l'acqua, essendo stati in una carica positiva, hanno preso un elettrone da neutralizzare e unito ad un altro atomo di idrogeno per formare la molecola biatomico. Sfuggerà come gas idrogeno dalla soluzione.

2H⁺ + 2e^- = 2H

2H = H₂ (g)

Questo scambio di elettroni può supportare il funzionamento delle batterie per auto, che sono costituite da elettrodi al Piombo Pb immersi in una soluzione di Acido Solforico H₂SW₄.

Questa stessa energia si ottiene in tutti i tipi di batteria che vengono gestiti a livello domestico: 9V, AA, AAA, D, per citare alcuni esempi.

Energia alimentare

Gli esseri umani assimilano l'energia che viene rilasciata disintegrando il cibo che mangiamo nel nostro corpo. Questa energia è ciò che il nostro corpo utilizza per le funzioni inconsce (digestione, battito cardiaco, funzioni cellulari) e per quelle che svolgiamo.

Finché non si svolge un'attività fisica intensa e il metabolismo è lento, è consigliabile assumere un apporto calorico regolare, perché i cibi ricchi di I lipidi e i carboidrati complessi, che hanno strutture molto grandi, sono più difficili da scomporre, con conseguente inversione di Energia. In tal caso l'effetto sarebbe momentaneamente opposto.

Si consiglia di consumare la frutta quando si deve lavorare di notte, perché la frutta contiene fruttosio, un carboidrato semplice che è facile da scomporre e avrà energia a nostra disposizione dopo il tuo consumo.

Energia Chimica e sue trasformazioni

Centrali termoelettriche

I combustibili pesanti vengono utilizzati negli impianti termoelettrici per avere un potere calorifico elevato e duraturo. Generalmente è olio combustibile (olio combustibile). La combustione, che è la fase chimica del processo, servirà da agente riscaldante per una caldaia, che genererà vapore saturo. Questo vapore uscirà in pressione attraverso la rete di distribuzione del vapore e inizierà a muovere le turbine dei generatori. Questi dispositivi produrranno energia elettrica per fornire la popolazione corrispondente.

 Energia chimica → Energia meccanica → Energia elettrica

Operazioni automobilistiche

Le auto dipendono da una fonte di energia, che è la batteria. Nella batteria è già nota la presenza di conduzione elettrolitica, che alimenta il sistema di accensione, gli accessori del cruscotto e le prese di alimentazione ausiliarie. Grazie a questa elettricità disponibile, l'auto potrà spostarsi per portare l'autista nel luogo desiderato.

 Energia chimica → Energia elettrica → Energia meccanica