Potentielle chemische Energie ist in einem Material gespeicherte Energie, die durch eine chemische Reaktion freigesetzt werden kann. Diese Energie kann aus der Kombination von Atomen oder Molekülen oder aus dem Aufbrechen von Molekülen stammen. Es wird in Form von Wärme, Licht oder beidem freigesetzt. Normalerweise ist eine Art von Auslöser erforderlich, um potenzielle Energie freizusetzen, aber dieser Auslöser kann so einfach sein wie das Zusammenmischen zweier Materialien, z. B. das Hinzufügen des hochreaktiven Metalls Kalium mit Wasser, was zu einer sehr starken Reaktion führt, die viel freisetzt von Hitze.
Die Bildung und das Aufbrechen von Bindungen zwischen Atomen ist die Quelle aller potentiellen chemischen Energie. Abhängig von der Stärke solcher Bindungen variiert die Menge der gespeicherten Energie. Sehr starke Anleihen speichern eine kleine Menge an Energie, und schwache Anleihen speichern größere Mengen. Starke Bindungen sind sehr stabil und erfordern zusätzliche Energie zum Aufbrechen, was bedeutet, dass beim Aufbrechen weniger Energie freigesetzt wird. Bei schwachen Bindungen ist das Gegenteil der Fall, sie benötigen also wenig zusätzliche Energie als Auslöser, um zu brechen und viel Energie freizusetzen.
Dieses Prinzip der potentiellen chemischen Energie ist die Grundlage für unsere Nutzung vieler Energiequellen der Welt. Kohlenwasserstoff-Brennstoffe, auch als fossile Brennstoffe bekannt, wie Kohle, Erdöl und seine raffinierten Derivate, enthalten sehr große Mengen potenzieller chemischer Energie. Beim Verbrennen verbinden sich die Moleküle dieser Stoffe mit Sauerstoff. Dies führt dazu, dass einige der molekularen Bindungen zwischen bestimmten Atomen in den Molekülen aufgebrochen und andere gebildet werden, wenn Sauerstoffatome in die Molekülstruktur eingebaut werden, ein Prozess, der als Oxidation bezeichnet wird. Das Ergebnis ist die Freisetzung potentieller chemischer Energie in Form von Wärme und Licht, insbesondere aber Wärme, die genutzt und zum Antrieb von Maschinen genutzt und in Strom umgewandelt wird.
Die gespeicherte Energie wird in internationalen Standardeinheiten (SI) von Megajoule pro Kilogramm (Mj/kg) ausgedrückt, und die in einem Stoff gespeicherte Energiemenge im Verhältnis zu einer bestimmten Masse wird als Energiedichte bezeichnet. Dies ermöglicht einen Vergleich der Menge an potentieller chemischer Energie, die in einer Substanz nach Masse gespeichert ist, mit einer anderen. Diese Art von Energie kann auf unterschiedliche Weise freigesetzt werden. Bei fossilen Brennstoffen wird es in der Regel durch Verbrennung freigesetzt. Bei Stoffen wie Nahrungsmitteln wird es während der Stoffwechselprozesse des Körpers freigesetzt, die chemisch mit der Verbrennung identisch sind, jedoch viel langsamer und kontrollierter ablaufen.
Sprengstoffe wie Dynamit und Nitroglycerin setzen ihre potentielle chemische Energie sehr schnell frei, was ihnen ihre explosiven Eigenschaften verleiht. Die meisten Explosivstoffe haben eine relativ geringe Menge potenzieller chemischer Energie, selbst im Vergleich zu Zuckern, aber ihre chemischen Eigenschaften ermöglichen es, dass diese Energie fast augenblicklich freigesetzt wird. Nitroglycerin enthält beispielsweise 6.5 Mj/kg und Rohzuckerrohr enthält 19 Mj/kg.