Energieübertragung in chemischen Reaktionen

Chemische Reaktionen benötigen genügend Energie, um die Materie mit so viel Präzision und Kraft kollidieren zu lassen, dass alte chemische Bindungen aufgebrochen und neue gebildet werden können. Im Allgemeinen ist kinetische Energie die Energieform, die jede Art von Materie in Bewegung antreibt. Stellen Sie sich eine Person vor, die eine Ziegelmauer baut. Die Energie, die benötigt wird, um einen Stein anzuheben und auf einen anderen zu legen, ist die kinetische Energie – die Energie, die Materie aufgrund ihrer Bewegung besitzt. Sobald die Wand an Ort und Stelle ist, speichert sie potenzielle Energie. Potentielle Energie ist die Energie der Position oder der Energie, die Materie aufgrund der Positionierung oder Struktur ihrer Bestandteile besitzt. Wenn die Ziegelwand einstürzt, wird die gespeicherte potentielle Energie als kinetische Energie freigesetzt, wenn die Ziegel fallen.

Chemische Energie ist die Form der potentiellen Energie, bei der Energie in chemischen Bindungen gespeichert wird. Wenn diese Bindungen gebildet werden, wird chemische Energie investiert, und chemische Energie wird freigesetzt, wenn sie brechen. Beachten Sie, dass chemische Energie, wie alle Energie, weder erschaffen noch zerstört wird; Stattdessen wird es von einer Form in eine andere umgewandelt.

Chemische Reaktionen, die mehr Energie freisetzen, als sie absorbieren, werden als exergonisch bezeichnet. Der Katabolismus der Lebensmittel ist ein Beispiel für eine exergonische Reaktion. Die in der Nahrung gespeicherte chemische Energie wird als Brennstoff für unseren Körper aufgenommen, aber ein Teil der Energie wird freigesetzt, wie z. B. Wärme. Im Gegensatz dazu sind chemische Reaktionen, die mehr Energie absorbieren als abgeben, endergonisch. Diese Reaktionen erfordern einen Energieeinsatz, und das resultierende Molekül speichert die chemische Energie in den ursprünglichen Komponenten und die Energie, die die Reaktion angetrieben hat. Da Energie weder erzeugt noch zerstört wird, stammt die für endergonische Reaktionen benötigte Energie in vielen Fällen aus exergonischen Reaktionen.

Neben chemischer Energie sind mechanische, Strahlungs- und elektrische Energie für das Funktionieren des Menschen unerlässlich.

• • Mechanische Energie, die in physikalischen Systemen wie Maschinen, Motoren oder dem menschlichen Körper gespeichert ist, treibt die Bewegung von Materie direkt an. Wenn du einen Ziegel an einen Platz an einer Wand hebst, liefern deine Muskeln die mechanische Energie, die den Stein bewegt.
• • Strahlungsenergie ist Energie, die nicht als Materie, sondern als Wellen abgegeben und übertragen wird. Diese Wellen variieren von langen Radiowellen und Mikrowellen bis hin zu kurzen Gammawellen, die von zerfallenden Atomkernen emittiert werden. Das gesamte Spektrum der Strahlungsenergie wird als elektromagnetisches Spektrum bezeichnet. Der menschliche Körper nutzt die ultraviolette Energie des Sonnenlichts, um eine Verbindung in Hautzellen in Vitamin D umzuwandeln. Das menschliche Auge hat sich dahingehend entwickelt, dass es die Wellenlängen sieht, aus denen die Farben des Regenbogens bestehen, von Rot bis Violett, so dass dieser Bereich im Spektrum als “sichtbares Licht” bezeichnet wird.
• • Elektrische Energie, die von Elektrolyten in Zellen und Körperflüssigkeiten geliefert wird, trägt zu den Spannungsänderungen bei, die zur Übertragung von Impulsen in Nerven- und Muskelzellen beitragen.

Dieser Text wurde übernommen von Openstax, Anatomie und Physiologie 2e, Abschnitt 2.3:Chemische Reaktionen.