位置エネルギー

位置エネルギーとは、仕事をする可能性のあるエネルギーの蓄えられた形態のことであり、したがって運動エネルギーに変換が可能です。例えば、重力エネルギーは、重力中にある位置エネルギーです。化学エネルギーは、原子間の結合によって分子内に蓄えられた位置エネルギーです。弱い結合は高い位置エネルギーを持ち、強い結合は低い位置エネルギーを持ちます。

高い位置エネルギー

エネルギーは、化学結合の形で蓄えられます。ある結合は弱く、それゆえに高い位置エネルギーを持ちます。例えば、水分子の間に見られる水素結合や、DNA二重螺旋にあるグアニン(G)とシトシン(C)ヌクレオチドの間に形成される結合などがそれです。

低い位置エネルギー

一方、強い結合は位置エネルギーが小さくなります。例えば、NaCl分子は、ナトリウム陽イオンと塩化物陰イオンの静電引力から形成されるイオン結合を含みます。共有結合もまた別の例であり、電子を共有する分子同士の相互引力から形成されます。例えば、水素分子は2つの水素原子が共有結合してできています。

位置エネルギーとしての糖

食べ物には、原子間の化学結合という形でエネルギーが蓄えられています。動物が糖を摂取すると、炭素と酸素、また水素と他の炭素原子の間にある弱い結合が壊され、より強い化学結合を持つ二酸化炭素と水が作られます。この過程でATPの形でエネルギーが放出され、それが細胞内の他の場所での生化学反応を駆動するのに用いられるのです。