Всем известный закон о сохранении энергии гласит, что энергия не берется ниоткуда и не исчезает никуда, она просто переходит из одного вида в другой.
Видами энергии могут быть кинетическая — энергия движущегося тела, потенциальная — энергия, обусловленная положением тела и внутренняя.
Кинетическая и потенциальная энергии изучаются в разделах физики, химия же интересуется внутренней энергией.
Внутренняя энергия является суммой из кинетической энергии частиц, энергии их притяжения и отталкивания, молекулярной и атомной энергии, а также других, неизвестных пока, видов энергии.
На протекание химических реакций оказывает влияние энергия движения электронов и энергия взаимодействия их с ядром, часто она называется химической энергией. Говоря о внутренней энергии, можно иметь в виду только ее изменение, так как из-за отсутствия точки нулевой отсчета абсолютное значение подсчитать невозможно.
Тепловую энергию, или температуру, определяет поступательное и вращательное движение молекул и колебания атомов в молекулах.
На интенсивность движения влияет тип молекул и агрегатное состояние вещества, так в твердом теле молекулы колеблются около своего места в узлах кристаллической решетки, а в газообразном двигаются по прямой, сталкиваясь друг с другом.
С повышением температуры скорость всех видов движения увеличивается. Как же превращается и сохраняется энергия в химических процессах? Для простоты рассмотрения этого вопроса надо подобрать аналогичный пример из механики. Например, лежащий на вершине горы камень способен покатиться вниз от толчка.
Находясь на горе камень обладает потенциальной энергией, вычисляемой как произведение m — массы камня на g — ускорение свободного падения на h — высоту горы, чем выше гора, тем больше запас потенциальной энергии камня.
При скатывании с горы потенциальная энергия камня будет переходить в тепловую, причем в зависимости от того, на какую глубину скатится камень, величина тепловой энергии будет различной. Этот принцип действует как в механических, так и в химических моделях.
Если в результате химической реакции образовались вещества, имеющие меньшую внутреннюю энергию, чем исходные, то разница энергии выделилась в виде тепла.
Как камень, лежащий высоко имеет положительную потенциальную энергию, а лежащий в яме — отрицательную, так и химическая реакция может идти и с выделением тепла и с поглощением его.
