¿Cómo almacenan energía los enlaces químicos?

Los enlaces químicos ciertamente “contienen” energía potencial, y los átomos quieren moverse a una energía potencial más baja (volverse más estables). … Sin embargo, si agrega energía al metano en forma de llama o chispa en presencia de oxígeno, algunas de las moléculas tendrán suficiente energía para superar una barrera de energía de activación.

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La mayoría de las explicaciones del enlace covalente químico como mecanismo electrostático no son físicas. El enlace se forma por razones de energía cinética.

La energía de un orbital es una combinación de energía potencial y energía cinética. Típicamente una órbita clásica bajo una ley del cuadrado inverso, obedece al teorema virial. La energía cambia la cinética de K y el potencial de P obedece a 2K = -P. Esto puede entenderse que la energía cinética contrarresta parcialmente (la mitad) la energía potencial. A medida que un objeto en órbita se acerca, pierde energía potencial, pero gana cinética. El potencial es el efecto dominante clásico.

Pero hay un segundo principio simple que involucra la teoría cuántica en juego aquí. Los electrones deslocalizados tienen menor momento. Los orbitales moleculares reducen la energía cinética, independientemente de la función potencial. Esta es la razón por la cual el enlace se forma inicialmente.

A medida que los átomos se acercan más, se contraen para que la energía potencial disminuya al mínimo, pero luego la energía cinética aumenta nuevamente debido a las razones de volumen como se discutió anteriormente.

La energía era necesaria para superar la repulsión de Coulomb del anillo externo de electrones en los átomos constituyentes de la molécula. La energía potencial está hecha de aplicaciones previas de energía cinética.