Kemijska energija se pohranjuje i oslobađa stvaranjem i raskidanjem veza između atoma. Obično se oslobađa kada se veze formiraju i potrebno ih je prekinuti. Ponekad se, međutim, mogu formirati spojevi koji pohranjuju energiju i kasnije je oslobađaju podvrgavajući se kemijskim reakcijama ili se preuređujući u molekule koje zajedno imaju manje energije. Ovi spojevi mogu nastati prirodnim procesima i čovjekom. Moguća je i kemijska proizvodnja električne energije. Postoje mnogi primjeri kemijske energije na djelu, kako prirodne tako i umjetne, uključujući fotosintezu, disanje, izgaranje, eksplozive i baterije.
Kemijske reakcije
Kemijska reakcija će se dogoditi kada uključeni atomi mogu doći do nižeg energetskog stanja preuređivanjem na drugačiji način. Na primjer, dvije molekule vodika mogu se kombinirati s jednom od kisika i proizvesti dvije molekule vode. Nešto energije – poput otvorenog plamena ili iskre – potrebno je da se razbiju veze unutar postojećih molekula, ali mnogo više se oslobađa stvaranjem novih veza. Molekule vodika i kisika mogu se smatrati pohranjivanjem energije koja se može osloboditi pod pravim okolnostima. Suprotna reakcija, cijepanje vode na vodik i kisik, oduzima veliku količinu energije, zbog čega je voda vrlo stabilna.
Fotosinteza
Pod pravim okolnostima, moguće je stvoriti molekule koje mogu pohraniti puno energije, ali to se prvo mora odnekud opskrbiti. Jedan od najboljih primjera skladištenja kemijske energije je fotosinteza od strane zelenih biljaka. U ovom slučaju sunčeva svjetlost daje moć kombiniranja ugljičnog dioksida iz atmosfere s vodom za proizvodnju molekula šećera, koje biljka koristi kao hranu. Budući da šećer ima više energije od ugljičnog dioksida i vode, oni se ne mogu izravno spojiti. Fotosinteza je, međutim, složen proces koji stvara šećer neizravno u nizu koraka, koristeći snagu Sunca.
Disanje
Stanično disanje može se promatrati kao suprotnost fotosintezi. Kada osoba ili druga životinja jedu biljni materijal, molekule šećera se razgrađuju, stvarajući ugljični dioksid i vodu. Budući da oni zajedno imaju manje energije od šećera, nešto se oslobađa. To se pohranjuje u molekuli zvanoj adenozin trifosfat (ATP) dodavanjem fosfatne skupine drugoj molekuli zvanoj adenozin difosfat (ADP). Može se ponovno osloboditi, kada je potrebno, uklanjanjem ove fosfatne skupine; iako je za to potrebno nešto energije, mnogo više se oslobađa novim vezama koje nevezana fosfatna skupina stvara.
Izgaranje i goriva
Jedan od najpoznatijih primjera kemijske energije je izgaranje. To je obično reakcija u kojoj se ugljik i vodik u organskim tvarima, kao što su drvo ili ulje, spajaju s kisikom u zraku kako bi proizveli ugljični dioksid, vodu, svjetlost i toplinu. Međutim, može uključivati i druge elemente. Izgaranje pokreće motorni automobil, napaja većinu stanica za proizvodnju električne energije i osigurava toplinu i opremu za kuhanje za mnoge domove.
Goriva koja se koriste za procese izgaranja mogu se smatrati kemijskim zalihama energije, od kojih je većina u konačnici došla od Sunca. Ugljen, nafta i prirodni plin potječu iz ostataka drevnih biljaka i životinja koje su dobivale energiju fotosintezom ili jedući biljke koje su to činile. Ti su organski materijali zatrpani u mulju i mulju, na kraju formirajući naslage koje se danas eksploatiraju.
Eksplozivi
Ove tvari su i zalihe energije. Njihove molekule sastoje se od atoma koji se mogu preurediti u druge molekule koje imaju daleko manje energije, a kada se to dogodi, razlika se oslobađa kao svjetlost i toplina. Moderni eksplozivi su obično nitrirani organski spojevi, što znači da su ugljik-vodikovi spojevi kojima su dodane skupine dušika i kisika. To je obično relativno nestabilna formacija: uz prilično mali podražaj, postojeće veze će se prekinuti, a atomi će se ponovno grupirati u molekule s mnogo nižom energijom, kao što su ugljični dioksid, voda i dušik. Oslobođena svjetlost i toplina, u kombinaciji s iznimno brzom transformacijom krutine ili tekućine u plinove, stvaraju silovitu eksploziju.
Baterije: električna energija iz kemikalija
Kemijske reakcije također se mogu koristiti za proizvodnju električne energije. Atomi nekih elemenata mogu lako odavati elektrone, dok drugi vole dobivati elektrone. Baterije iskorištavaju ovu činjenicu raspoređujući dva različita elementa ili spoja na takav način da elektroni mogu teći iz jednog u drugi kada su spojeni u krug, tvoreći električnu struju. Za pretvaranje kemijske energije u električnu na ovaj način može se koristiti širok raspon različitih tvari, pa tako postoji mnogo različitih vrsta baterija koje se mogu koristiti za napajanje telefona, malih računala i električnih sklopova u automobilima, između ostalog.