Energi kimia disimpan dan dilepaskan melalui pembuatan dan pemutusan ikatan antar atom. Biasanya dilepaskan ketika ikatan terbentuk, dan diperlukan untuk memutuskannya. Kadang-kadang, bagaimanapun, senyawa dapat dibentuk yang menyimpan energi dan melepaskannya nanti dengan menjalani reaksi kimia, atau mengatur ulang diri menjadi molekul yang, bersama-sama, memiliki lebih sedikit energi. Senyawa ini dapat dibuat oleh proses alami, dan oleh manusia. Dimungkinkan juga untuk menghasilkan listrik secara kimia. Ada banyak contoh energi kimia dalam aksi, baik alami maupun buatan, termasuk fotosintesis, respirasi, pembakaran, bahan peledak, dan baterai.
Reaksi kimia
Reaksi kimia akan terjadi ketika atom yang terlibat dapat mencapai keadaan energi yang lebih rendah dengan mengatur ulang diri mereka sendiri dengan cara yang berbeda. Misalnya, dua molekul hidrogen dapat bergabung dengan satu oksigen untuk menghasilkan dua molekul air. Beberapa energi — seperti nyala api atau percikan — diperlukan untuk memutuskan ikatan di dalam molekul yang ada, tetapi lebih banyak lagi yang dilepaskan oleh pembentukan ikatan baru. Molekul hidrogen dan oksigen dapat dianggap sebagai penyimpan energi yang dapat dilepaskan dalam keadaan yang tepat. Reaksi sebaliknya, memecah air menjadi hidrogen dan oksigen, membutuhkan banyak energi, itulah sebabnya air sangat stabil.
Fotosintesis
Dalam keadaan yang tepat, adalah mungkin untuk membuat molekul yang dapat menyimpan banyak energi, tetapi ini harus terlebih dahulu disuplai dari suatu tempat. Salah satu contoh terbaik penyimpanan energi kimia adalah fotosintesis oleh tumbuhan hijau. Dalam hal ini, sinar matahari memberikan kekuatan untuk menggabungkan karbon dioksida dari atmosfer dengan air untuk menghasilkan molekul gula, yang digunakan tanaman sebagai makanan. Karena gula memiliki lebih banyak energi daripada karbon dioksida dan air, mereka tidak dapat bergabung secara langsung. Fotosintesis, bagaimanapun, adalah proses kompleks yang menciptakan gula secara tidak langsung dalam serangkaian langkah, menggunakan kekuatan Matahari.
Pernafasan
Respirasi sel dapat dipandang sebagai kebalikan dari fotosintesis. Ketika seseorang atau hewan lain memakan bahan tumbuhan, molekul gula dipecah, menghasilkan karbon dioksida dan air. Karena ini, bersama-sama, memiliki energi lebih sedikit daripada gula, beberapa dilepaskan. Ini disimpan dalam molekul yang disebut adenosin trifosfat (ATP) dengan menambahkan gugus fosfat ke molekul lain yang disebut adenosin difosfat (ADP). Ini dapat dilepaskan lagi, bila diperlukan, dengan menghilangkan gugus fosfat ini; meskipun beberapa energi diperlukan untuk melakukan ini, lebih banyak lagi yang dilepaskan oleh ikatan baru yang dibentuk oleh gugus fosfat yang tidak terikat.
Pembakaran dan Bahan Bakar
Salah satu contoh energi kimia yang paling dikenal adalah pembakaran. Ini biasanya merupakan reaksi di mana karbon dan hidrogen dalam zat organik, seperti kayu atau minyak, bergabung dengan oksigen di udara untuk menghasilkan karbon dioksida, air, cahaya, dan panas. Namun, itu juga dapat melibatkan elemen lain. Pembakaran menggerakkan mobil, memberi daya pada sebagian besar stasiun pembangkit listrik, dan menyediakan fasilitas pemanas dan memasak untuk banyak rumah.
Bahan bakar yang digunakan untuk proses pembakaran dapat dianggap sebagai penyimpan energi kimia, yang sebagian besar berasal dari Matahari. Batubara, minyak dan gas alam berasal dari sisa-sisa tumbuhan dan hewan purba yang memperoleh energinya dari fotosintesis atau dengan memakan tumbuhan yang menghasilkan energi tersebut. Bahan organik ini terkubur dalam lumpur dan lanau, akhirnya membentuk endapan yang dieksploitasi hingga saat ini.
Bahan Peledak
Zat-zat ini juga merupakan penyimpan energi. Molekul mereka terdiri dari atom-atom yang dapat mengatur ulang diri mereka sendiri menjadi molekul lain yang memiliki energi jauh lebih sedikit, dan ketika ini terjadi, perbedaannya dilepaskan sebagai cahaya dan panas. Bahan peledak modern biasanya senyawa organik nitrasi, yang berarti bahwa mereka adalah senyawa karbon-hidrogen yang memiliki gugus nitrogen-oksigen yang ditambahkan ke dalamnya. Ini biasanya merupakan formasi yang relatif tidak stabil: dengan stimulus yang cukup kecil, ikatan yang ada akan putus, dan atom akan berkumpul kembali menjadi molekul dengan energi yang jauh lebih rendah, seperti karbon dioksida, air, dan nitrogen. Cahaya dan panas yang dilepaskan, dikombinasikan dengan transformasi yang sangat cepat dari padat atau cair menjadi gas, menghasilkan ledakan hebat.
Baterai: Listrik dari Bahan Kimia
Reaksi kimia juga dapat digunakan untuk menghasilkan listrik. Atom dari beberapa elemen dapat dengan mudah memberikan elektron, sementara yang lain suka mendapatkan elektron. Baterai memanfaatkan fakta ini dengan mengatur dua elemen atau senyawa yang berbeda sedemikian rupa sehingga elektron dapat mengalir dari satu ke yang lain ketika mereka terhubung dalam suatu rangkaian, membentuk arus listrik. Berbagai macam zat yang berbeda dapat digunakan untuk mengubah energi kimia menjadi listrik dengan cara ini, dan ada banyak jenis baterai yang dapat digunakan untuk menghidupkan telepon, komputer kecil, dan sirkuit listrik di mobil, antara lain.