Énergie chimique

Figure 1 : Une torche de gaz naturel au Moyen-Orient combine le gaz naturel avec l'oxygène atmosphérique. Cette réaction chimique libère de l'énergie sous forme de lumière et de chaleur.

L'énergie chimique est l'énergie potentielle stockée dans la disposition des atomes au sein des molécules. La rupture des liaisons chimiques nécessite de l'énergie, tandis que la formation de nouvelles liaisons chimiques libère de l'énergie. Plus l'énergie est libérée lorsqu'une liaison se forme, plus cette liaison est stable. Ces liaisons sont stables car il faut mettre la même quantité d'énergie dans ces liaisons pour les rompre à nouveau (c'est un exemple de conservation de l'énergie). Lorsque des liaisons atomiques sont rompues ou formées, on parle de réaction chimique.

De nombreuses molécules riches en énergie sont présentes sur Terre ; ils s'agissent de molécules capable de subir des réactions chimiques qui rendent l'énergie disponible pour être utilisée. La molécule riche en énergie la plus répandue sur Terre est l'oxygène. Il s'agit simplement de deux atomes d'oxygène liés ensemble et formant O₂. Ces molécules se combinent avec d'autres molécules pour dégager de l'énergie. Presque toutes les molécules constituées d'un ensemble d'atomes de carbone (en particulier avec de l'hydrogène et de l'oxygène) réagiront avec l'oxygène pour former du dioxyde de carbone. Le bois et d'autres matériaux peuvent être brûlés en présence d'oxygène dans ce que l'on appelle une réaction de combustion. La combustion du bois transforme cette énergie potentielle chimique et la libère sous forme de chaleur rayonnante. De nombreux autres combustibles peuvent être brûlés dans des réactions similaires.

Les combustibles fossiles des substances pétroliers, le charbon et le gaz naturel font partie des molécules les plus riches en énergie qui existent naturellement sur Terre. Ce sont de grosses molécules d'hydrocarbures provenant de plantes et d'animaux qui ont existé, sont morts et ont été enterrés il y a des centaines de millions d'années (voir ce lien externe pour des informations sur la période carbonifère). Ces combustibles fossiles sont exploités, forés et pompés à la surface pour servir de carburant aux transports, à la production d'électricité et à d'autres usages. Les combustibles fossiles sont tous exploités pour l'énergie chimique qu'ils stockent. Ce sont des ressources non renouvelables - elles sont finies et limitées en quantité.

Les biocarburants sont des alternatives aux combustibles fossiles qui utilisent l'énergie provenant d'organismes vivants ou récemment vivants. Ils sont également utiles pour l'énergie chimique qu'ils stockent et sont des ressources renouvelables.

L'hydrogène est à la fois un combustible et une devise énergétique (voir l'hydrogène en tant que devise énergétique). Il peut être brûlé comme un combustible fossile, libérant son énergie potentielle chimique, mais contrairement aux hydrocarbures, il ne produit pas de CO₂ dans cette réaction.

Les piles et les piles à combustible convertissent l'énergie potentielle chimique en énergie électrique. Voir la page sur les technologies de conversion d'énergie pour plus d'informations.

Animation de la combustion

L'animation ci-dessous montre qu'une réaction chimique entre le méthane et l'oxygène permet de libérer de l'énergie chimique lors de la combustion des hydrocarbures. Le menu présenté ci-dessous permet de choisir les hydrocarbures qui réagissent avec l'oxygène.

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