위치 에너지

위치 에너지(potential energy)는 일을 할 수 있는 잠재력을 가진 저장된 형태의 에너지이며, 따라서 운동 에너지로 전환될 수 있습니다. 예를 들어 중력 에너지는 중력 안에 존재하는 위치 에너지입니다. 화학 에너지는 원자 사이의 결합에 의해 분자 내에 저장된 위치 에너지입니다. 약한 결합은 높은 위치 에너지를 가지고 있는 반면, 강한 결합은 낮은 위치 에너지를 가지고 있습니다.

높은 위치 에너지

에너지는 화학 결합의 형태로 저장될 수 있습니다. 어떤 결합은 약하기 때문에 높은 위치 에너지를 가집니다 (예: 물 분자 사이의 수소결합(hydrogen bond), DNA 이중 나선에서 구아닌(guanine; G)과 사이토신(cytosine; C; 시토신) 뉴클레오타이드(nucleotide) 사이에 형성되는 수소결합)

낮은 위치 에너지

한편, 강한 결합은 위치 에너지가 적습니다. 예를 들어 NaCl 분자는 나트륨 양이온과 염화 음이온의 정전기적(electrostatic) 인력에서 형성되는 이온 결합(ionic bond)이 있습니다. 공유결합(covalent bond)은 공유 된 전자쌍에 대한 분자의 상호 인력에서 형성되는 강한 결합의 또 다른 예입니다 (예: 수소 분자는 두 개의 수소 원자 사이 공유결합에 의해 형성됩니다).

위치 에너지로서의 당

음식은 원자 사이의 화학 결합의 형태로 저장된 에너지를 가지고 있습니다. 동물이 당을 섭취할 때, 탄소와 산소 사이의 약한 결합과 수소와 탄소 원자 사이의 결합이 깨지며 더 강한 화학 결합을 가진 이산화탄소와 물을 만듭니다. 이 과정은 ATP의 형태로 에너지를 방출하며, 이는 세포의 다른 곳으로 생화학 반응을 촉진하는데 사용됩니다.