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Kernkraftwerk Isar, Deutschland

Abgebrannten Kernbrennstoff Pool

Turbine eines Kernkraftwerks

Was ist chemische Energie?

Chemische Energie ist das Potenzial einer Chemikalie, sich durch eine chemische Reaktion umzuwandeln oder in andere Chemikalien umzuwandeln. Das Bilden oder Aufbrechen chemischer Bindungen erfordert Energie. Diese Energie kann aus einem chemischen System absorbiert oder entwickelt werden.

Was ist chemische Energie?

Die Energie, die durch eine Reaktion zwischen einer Reihe von Chemikalien freigesetzt (oder absorbiert) werden kann, entspricht der Differenz zwischen der Energiemenge in den Produkten und den Reaktanten. Diese Energieänderung wird als innere Energie einer chemischen Reaktion bezeichnet.

Da die Stärke chemischer Bindungen mit dem Abstand zwischen chemischen Spezies zusammenhängt (tatsächlich sind die stärksten chemischen Bindungen diejenigen, bei denen die chemischen Elemente an der engsten Bindung beteiligt sind), hängt die chemische Energie von der gegenseitigen Position der Partikel, die eine Substanz bilden. Daher ist chemische Energie die Energie, die in chemischen Bindungen gespeichert ist. Diese Energie ist weitgehend auf die Summe der potentiellen Energie der elektrostatischen Wechselwirkungen der in der erwägbaren Materie vorhandenen Ladungen plus der kinetischen Energie der Elektronen zurückzuführen. Diese Energie ist auch an der Verbindungsstelle subatomarer Teilchen ( Protonen und Neutronen) im Atomkern vorhanden. Es ist das, was man Kernenergie nennt.

Wenn Sie ein "Nullniveau" an chemischer Energie haben, bei dem keine chemischen Bindungen bestehen, ist die chemische Energie negativ.

Resonanz ist ein chemisch-strukturelles Phänomen, das die chemische Energie im stabilisierenden Sinne stark beeinflusst. Die Reaktivität und Kinetik der verschiedenen Verbindungen leiden unter den Unterschieden in der chemischen Energie.

Chemische Energie wird im Verlauf von Transformationen erzeugt, die auf Molekülebene stattfinden.

Chemische Energie und Thermodynamik

Chemische Energie ist eng mit der Thermodynamik verbunden, in der Konzepte der inneren Energie, Enthalpie und thermodynamischen Prozesse auftreten.

In der thermodynamischen Chemie ist der Begriff für potentielle Energie das chemische Potential, und die Gibbs-Duhem-Gleichung wird häufig für die chemische Umwandlung verwendet.

Die Änderung der inneren Energie eines Prozesses ist gleich der Änderung der Wärme, wenn sie unter Bedingungen konstanten Volumens wie in einem Kalorimeter gemessen wird. Unter konstanten Druckbedingungen ist die gemessene Wärme jedoch nicht immer gleich der internen Energieänderung. Die Änderung der Wärme bei konstantem Druck wird als Enthalpieänderung bezeichnet.

Verwendung chemischer Energie in technischen Systemen

Ein weiterer nützlicher Begriff ist die Verbrennungswärme, dh die Energie, die bei der Verbrennungsreaktion freigesetzt wird und häufig für die Untersuchung von Kraftstoffen verwendet wird.

Aus technischer Sicht enthalten Kraftstoffe chemische Energie, die durch ihre Verbrennung beispielsweise in thermischen Motoren in mechanische Energie umgewandelt wird. Der Brennstoff ermöglicht die Umwandlung der chemischen Reaktionsenergie aus der Verbrennung direkt in elektrische oder mechanische Energie.

Bei Verwendung von Batterien wird chemische Energie durch elektrochemische Redoxreaktionen direkt in elektrische Energie umgewandelt. Ein Akkumulator verhält sich im Energieverbrauch ähnlich wie eine Batterie und kann umgekehrt elektrische Energie in Chemikalien umwandeln und speichern.

Mögliche chemische Energie

Potentielle chemische Energie ist eine Form potenzieller Energie, die mit der strukturellen Anordnung von Atomen oder Molekülen zusammenhängt. Diese Anordnung kann das Ergebnis chemischer Bindungen zwischen den Molekülen sein. Die chemische Energie eines Stoffes kann durch chemische Reaktion in andere Energieformen umgewandelt werden.

Der ähnliche Begriff chemisches Potential wird verwendet, um das Potential einer Substanz anzuzeigen, eine Konfigurationsänderung in Form einer chemischen Reaktion, eines Raumtransports oder eines Partikelaustauschs mit einem Reservoir zu erfahren.

Beispiele für chemische Energie

Hier einige Beispiele für chemische Energie:

  • Atomkraft. Bei Kernspaltungs- oder Fusionsreaktionen werden chemische Veränderungen in den Atomen erzeugt, die in chemische Energie umgewandelt werden.
  • Verbrennung eines Kraftstoffs. Ein Beispiel für diesen Fall haben wir, wenn wir einen Brennstoff verbrennen und Wärmeenergie in Form von Wärme gewinnen.
  • Verdauung durch einen lebenden Organismus. Nahrung wird durch bestimmte Reaktionen im Magen in chemische Energie für den Körper umgewandelt.
  • Photosynthesen. Grüne Pflanzen gewinnen Energie, indem sie bei der Photosynthese Sonnenenergie in chemische Energie umwandeln. Elektrische Energie kann durch elektrochemische Reaktionen in chemische Energie umgewandelt werden.

Die Kernchemie ist ein Zweig der Chemie, der sich mit der Untersuchung der folgenden chemischen Aspekte befasst:

  • Kerneigenschaften (wie Atomkernstruktur, Kernreaktionen und radioaktiver Zerfall)
  • Eigenschaften der Elemente des Endes des Periodensystems (für die die Detektion von Kernstrahlung wesentlich ist)
  • makroskopische Phänomene mit Kernprozessen (z. B. Radiochronologie, Astrophysik usw.)
  • Anwendung von Analysetechniken auf der Grundlage von Kernphänomenen (wie Aktivierungsanalyse oder Verwendung radioaktiver Tracer) bei der Untersuchung wissenschaftlicher Probleme in einer Vielzahl von wissenschaftlichen oder technischen Bereichen.

Kernchemie

Was ist Kernchemie?

    Die Kernchemie ist ein Zweig der Chemie, der sich mit der Untersuchung der folgenden chemischen Aspekte befasst:

    • Kerneigenschaften (wie Atomkernstruktur, Kernreaktionen und radioaktiver Zerfall)
    • Eigenschaften der Elemente des Endes des Periodensystems (für die die Detektion von Kernstrahlung wesentlich ist)
    • makroskopische Phänomene mit Kernprozessen (z. B. Radiochronologie, Astrophysik usw.)
    • Anwendung von Analysetechniken auf der Grundlage von Kernphänomenen (wie Aktivierungsanalyse oder Verwendung radioaktiver Tracer) bei der Untersuchung wissenschaftlicher Probleme in einer Vielzahl von wissenschaftlichen oder technischen Bereichen.

    Die Kernchemie ist eng mit der Radiochemie verbunden, die sich wiederum mit der Untersuchung der natürlichen und künstlichen Radioaktivität und der Verwendung von Radioisotopen bei der Untersuchung chemischer Prozesse befasst. Die Radiochemie umfasst Aktivitäten wie radioanalytische Methoden, Anwendungen von Radionukliden in Disziplinen außerhalb des Bereichs der Chemie (z. B. Nuklearmedizin), Radioisotope der Chemie (in direktem Zusammenhang mit der Physik), Materialchemie, hochradioaktive und Isotopenmarkierungsmethoden .

     

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      Geändert am: 17. Februar 2020