Chemische energie

Chemische energie is de totale energie-inhoud van een stof. Deze energie is opgeslagen in de bindingen tussen de atoomkernen en de elektronen in de atomen van een molecuul. Elektronen kunnen zich op bepaalde, 'discrete' afstanden van de kern bevinden, volgens het model van de zogenaamde elektronenschil. De situatie waarbij een elektron zich in zijn laagst mogelijke energie-toestand (E₀) bevindt, wordt de grondtoestand genoemd. Alle andere toestanden worden aangeslagen toestanden genoemd. De afstand van een elektron tot de kern van een atoom is een maat voor de potentiële energie van dat elektron. Hoe groter deze afstand, hoe groter de opgeslagen energie. Bovendien is ook de inter-elektronische interactie van groot belang.

Chemische energie die is opgeslagen kan vrij komen tijdens een chemische reactie. Hierbij worden nieuwe bindingen gevormd, wat energie oplevert, en andere bindingen verbroken, wat energie kost. Is aan het eind van de reactie meer energie vrijgekomen dan verbruikt, dan is er dus chemische energie beschikbaar gekomen. Veelal is dat als warmte, maar ook in de vorm van licht (bij chemoluminescentie) en elektrische energie. Het werkingsprincipe van een batterij is hierop gebaseerd.

Uit een stuk hout, dat hoofdzakelijk uit koolstof bestaat, is chemische energie te winnen door het te verbranden. Als een stuk hout wordt verbrand vindt er een energieomzetting plaats: van chemische energie (opgeslagen in de koolstofbindingen) naar thermische energie en licht.

Berekenen van de chemische energie

Het vaststellen van de chemische energie van een bepaalde verbinding is meestal erg moeilijk, omdat met tal van factoren rekening gehouden moet worden. Daarom is er ook niet echt een eenduidige formule voorhanden, doch kan gebruikgemaakt worden van enkele benaderingsmethoden in formulevorm:

Voor vaste stoffen kan de chemische energie benaderd worden als:

$E=r_{v}\cdot m\,$

Voor vloeistoffen en gassen geldt:

$E=r_{v}\cdot V\,$

hierin is :

• $E$ de chemische energie (in Joule)
• $r_{v}$ de verbrandingswarmte of stookwaarde (in J/kg of J/m³)
• $m$ de massa (in kg)
• $V$ het volume (in m³)

Waarden voor r_v kunnen voor de meeste standaardverbindingen worden opgezocht in tabellen.

Zie ook

• Brandstofcel
• Galvanisch element
• Chemisch potentiaal