Ķīmiskā enerģija tiek uzkrāta un atbrīvota, veidojot un pārtraucot saites starp atomiem. Tas parasti tiek atbrīvots, kad veidojas saites, un ir nepieciešams tās saraut. Tomēr dažreiz var veidoties savienojumi, kas uzglabā enerģiju un atbrīvo to vēlāk, veicot ķīmiskas reakcijas vai pārkārtojoties molekulās, kurām kopā ir mazāk enerģijas. Šos savienojumus var radīt gan dabas procesi, gan cilvēks. Elektroenerģiju iespējams ražot arī ķīmiski. Ir daudz piemēru ķīmiskai enerģijai darbībā, gan dabiskai, gan cilvēka radītai, tostarp fotosintēzei, elpošanai, sadegšanai, sprāgstvielām un akumulatoriem.
Ķīmiskās reakcijas
Ķīmiskā reakcija notiks tad, kad iesaistītie atomi var sasniegt zemākas enerģijas stāvokli, pārkārtojoties citā veidā. Piemēram, divas ūdeņraža molekulas var apvienoties ar vienu no skābekļa molekulām, lai iegūtu divas ūdens molekulas. Zināma enerģija, piemēram, atklāta liesma vai dzirkstele, ir nepieciešama, lai pārrautu saites esošajās molekulās, bet daudz vairāk tiek atbrīvots, veidojot jaunas saites. Var uzskatīt, ka ūdeņraža un skābekļa molekulas uzkrāj enerģiju, ko var atbrīvot piemērotos apstākļos. Pretējā reakcija, sadalot ūdeni ūdeņradī un skābeklī, patērē daudz enerģijas, tāpēc ūdens ir ļoti stabils.
Fotosintēze
Pareizos apstākļos ir iespējams izveidot molekulas, kas spēj uzkrāt daudz enerģijas, taču tā vispirms no kaut kurienes jāpiegādā. Viens no labākajiem ķīmiskās enerģijas uzglabāšanas piemēriem ir zaļo augu fotosintēze. Šajā gadījumā saules gaisma nodrošina spēku savienot oglekļa dioksīdu no atmosfēras ar ūdeni, veidojot cukura molekulas, kuras augs izmanto kā pārtiku. Tā kā cukurā ir vairāk enerģijas nekā oglekļa dioksīdam un ūdenim, tie nevar tieši apvienoties. Tomēr fotosintēze ir sarežģīts process, kas rada cukuru netieši vairākos posmos, izmantojot Saules spēku.
Elpošana
Šūnu elpošanu var uzskatīt par fotosintēzes pretstatu. Kad cilvēks vai cits dzīvnieks ēd augu materiālu, cukura molekulas tiek sadalītas, radot oglekļa dioksīdu un ūdeni. Tā kā tiem kopā ir mazāk enerģijas nekā cukuram, daļa tiek atbrīvota. Tas tiek uzglabāts molekulā, ko sauc par adenozīna trifosfātu (ATP), pievienojot fosfātu grupu citai molekulai, ko sauc par adenozīna difosfātu (ADP). Vajadzības gadījumā to var atkal atbrīvot, atdalot šo fosfātu grupu; lai gan šim nolūkam ir nepieciešama zināma enerģija, jaunās saites, ko veido nesaistītā fosfātu grupa, atbrīvo daudz vairāk.
Degšana un degviela
Viens no pazīstamākajiem ķīmiskās enerģijas piemēriem ir sadegšana. Parasti tā ir reakcija, kurā ogleklis un ūdeņradis organiskajās vielās, piemēram, kokā vai eļļā, savienojas ar skābekli gaisā, veidojot oglekļa dioksīdu, ūdeni, gaismu un siltumu. Tomēr tas var ietvert arī citus elementus. Degšana darbina automašīnu, darbina lielāko daļu elektroenerģijas ražošanas staciju un nodrošina siltumu un ēdiena gatavošanas iespējas daudzām mājām.
Degvielas, ko izmanto sadegšanas procesos, var uzskatīt par ķīmiskām enerģijas krātuvēm, no kurām liela daļa galu galā nāk no Saules. Ogles, nafta un dabasgāze nāk no seno augu un dzīvnieku atliekām, kas enerģiju ieguva fotosintēzes rezultātā vai ēdot augus, kas to darījuši. Šie organiskie materiāli tika aprakti dubļos un dūņos, galu galā veidojot nogulsnes, kuras tiek izmantotas mūsdienās.
Sprāgstvielas
Šīs vielas ir arī enerģijas krājumi. Viņu molekulas sastāv no atomiem, kas var pārkārtoties citās molekulās, kurām ir daudz mazāk enerģijas, un, kad tas notiek, atšķirība tiek atbrīvota kā gaisma un siltums. Mūsdienu sprāgstvielas parasti ir nitrēti organiskie savienojumi, kas nozīmē, ka tie ir oglekļa-ūdeņraža savienojumi, kuriem ir pievienotas slāpekļa-skābekļa grupas. Parasti tas ir salīdzinoši nestabils veidojums: ar diezgan nelielu stimulu esošās saites pārtrūks, un atomi pārgrupēsies molekulās ar daudz mazāku enerģiju, piemēram, oglekļa dioksīdu, ūdeni un slāpekli. Izdalītā gaisma un siltums apvienojumā ar ārkārtīgi ātru cietas vai šķidruma pārvēršanos gāzēs rada spēcīgu sprādzienu.
Baterijas: elektrība no ķīmiskām vielām
Ķīmiskās reakcijas var izmantot arī elektrības ražošanai. Dažu elementu atomi var viegli izdalīt elektronus, savukārt citiem patīk iegūt elektronus. Baterijas izmanto šo faktu, izkārtojot divus dažādus elementus vai savienojumus tā, lai elektroni varētu plūst no viena uz otru, kad tie ir savienoti ķēdē, veidojot elektrisko strāvu. Lai šādā veidā ķīmisko enerģiju pārveidotu elektrībā, var izmantot ļoti dažādas vielas, un tāpēc ir daudz dažādu veidu akumulatoru, ko cita starpā var izmantot tālruņu, mazu datoru un automašīnu elektriskās shēmas darbināšanai.