L’energia chimica potenziale è l’energia immagazzinata in un materiale che può essere rilasciata attraverso una reazione chimica. Questa energia può provenire dalla combinazione di atomi o molecole o dalla rottura delle molecole. Viene rilasciato sotto forma di calore, luce o entrambi. Di solito è necessario un certo tipo di innesco per rilasciare energia potenziale, ma questo può essere semplice come semplicemente mescolare due materiali insieme, ad esempio aggiungendo il metallo altamente reattivo, il potassio, con acqua, risultando in una reazione molto forte che rilascia molto di calore.
La formazione e la rottura dei legami tra gli atomi è la fonte di tutta l’energia chimica potenziale. A seconda della forza di tali legami, la quantità di energia immagazzinata varierà. Le obbligazioni molto forti immagazzinano una piccola quantità di energia e le obbligazioni deboli immagazzinano quantità maggiori. I legami forti sono molto stabili e richiedono energia aggiuntiva per spezzarsi, il che significa che viene rilasciata meno energia quando vengono rotti. L’opposto è vero per i legami deboli, quindi richiedono poca energia aggiuntiva come innesco per rompere e rilasciare una grande quantità di energia.
Questo principio dell’energia chimica potenziale è alla base del nostro utilizzo di molte delle fonti energetiche mondiali. I combustibili idrocarburici, noti anche come combustibili fossili, come carbone, petrolio e suoi derivati raffinati, contengono quantità molto elevate di potenziale energia chimica. Quando vengono bruciate, le molecole di queste sostanze vengono combinate con l’ossigeno. Ciò si traduce nella rottura di alcuni dei legami molecolari tra alcuni atomi nelle molecole e nella formazione di altri quando gli atomi di ossigeno vengono incorporati nella struttura molecolare, un processo noto come ossidazione. Il risultato è il rilascio di potenziale energia chimica sotto forma di calore e luce, ma soprattutto calore, che viene imbrigliato e utilizzato per alimentare le macchine e convertito in elettricità.
L’energia immagazzinata è espressa in unità internazionali standard (SI) di megajoule per chilogrammo (Mj/kg), e la quantità di energia immagazzinata in una sostanza in relazione a una data massa è chiamata densità di energia. Ciò consente di confrontare la quantità di energia chimica potenziale immagazzinata in una sostanza rispetto a un’altra in massa. Questo tipo di energia può essere rilasciato in diversi modi. Per i combustibili fossili, di solito viene rilasciato bruciando. Per sostanze come gli alimenti, viene rilasciato durante i processi metabolici dell’organismo, che sono chimicamente identici alla combustione, ma sono eseguiti a una velocità molto più lenta e controllata.
Gli esplosivi come la dinamite e la nitroglicerina rilasciano la loro potenziale energia chimica molto rapidamente, il che conferisce loro proprietà esplosive. La maggior parte degli esplosivi ha una quantità relativamente bassa di energia chimica potenziale in massa, anche rispetto a cose come lo zucchero, ma le loro proprietà chimiche consentono a questa energia di essere rilasciata quasi istantaneamente. Ad esempio, la nitroglicerina contiene 6.5 Mj/kg e la canna da zucchero grezza contiene 19 Mj/kg.