A energia química se origina nas interações de átomos e moléculas. Geralmente, há um rearranjo de elétrons e prótons, chamado de reação química, que produz cargas elétricas. A lei da conservação da energia estipula que a energia pode ser transformada ou convertida, mas nunca destruída. Portanto, uma reação química que diminui a energia em um sistema contribuirá com a energia perdida para o meio ambiente, geralmente como calor ou luz. Alternativamente, uma reação química que aumenta a energia em um sistema terá absorvido essa energia adicional do ambiente.

Reações Orgânicas

A vida biológica depende da energia química. As duas fontes mais comuns de energia química biológica são a fotossíntese nas plantas e a respiração nos animais. Na fotossíntese, as plantas usam um pigmento especial chamado clorofila para separar a água em hidrogênio e oxigênio. O hidrogênio é então combinado com o carbono do ambiente para produzir moléculas de carboidratos que a planta pode usar como energia. Respiração celular é o processo inverso, usando oxigênio para oxidar ou queimar uma molécula de carboidrato, como a glicose, em uma molécula transportadora de energia chamada ATP, que pode ser usada por células individuais.

Reações Inorgânicas

Embora possa não parecer óbvio a princípio, a combustão como ocorre em motores a gás é uma reação química biológica que usa oxigênio no ar para queimar combustível e alimentar um virabrequim. A gasolina é um combustível fóssil derivado de compostos orgânicos. Mas nem toda energia química é biológica, é claro. Qualquer alteração nas ligações químicas de uma molécula envolve a transferência de energia química. A queima de fósforo no final de um palito de fósforo é uma reação química que produz energia química na forma de luz e calor, usando o calor da colisão para iniciar o processo e o oxigênio do ar para continuar queimando. A energia química produzida por um bastão luminoso ativado é, em sua maioria, leve, com muito pouco calor.

Taxa de Reação

Reações químicas inorgânicas também são freqüentemente usadas para sintetizar os produtos desejados ou reduzir os indesejáveis. A gama de reações químicas que produzem energia química é bastante vasta, variando de simples reorganização de uma única molécula ou simples combinação de duas moléculas, até complexas interações com múltiplos compostos de vários níveis de pH. A taxa de uma reação química geralmente depende da concentração dos materiais reagentes, da área de superfície disponível entre os reagentes, da temperatura e da pressão do sistema. Uma determinada reação terá uma taxa regular, dadas essas variáveis, e pode ser controlada por engenheiros que manipulam esses fatores.

Catalisadores

Em alguns casos, a presença de um catalisador é necessária para iniciar uma reação. ou para criar uma taxa significativa de reação. Porque o catalisador não é alterado na reação, ele pode ser usado repetidamente. Um exemplo comum é o conversor catalítico em um sistema de escape de automóveis. A presença de metais do grupo da platina e outros catalisadores reduz substâncias nocivas em substâncias mais benignas. Reações típicas em um conversor catalítico são a redução de óxidos de nitrogênio para nitrogênio e oxigênio, oxidação de monóxido de carbono em dióxido de carbono e oxidação de hidrocarbonetos não queimados em dióxido de carbono e água.