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La energía química es el potencial de una sustancia química para experimentar una transformación a través de una reacción química o de transformarse en otras sustancias químicas. Formar o romper enlaces químicos implica energía. Esta energía puede ser absorbida o evolucionar desde un sistema químico.
La energía que puede ser liberada (o absorbida) por una reacción entre un conjunto de sustancias químicas es igual a la diferencia entre la cantidad de energía de los productos y de los reactivos. Este cambio en energía se llama energía interna de una reacción química.
Dado que la fuerza de los enlaces químicos se asocia con la distancia entre las especies químicas (de hecho los enlaces químicos más fuertes son los que tienen los elementos químicos implicados en la unión más cerca), la energía química depende de la posición mutua de las partículas que constituyen una sustancia. Por lo tanto, la energía química es la energía almacenada en los enlaces químicos. Esta energía es atribuible, en gran parte, a la suma de la energía potencial de las interacciones electrostáticas de las cargas presentes en la materia ponderable, más la energía cinética de los electrones. Esta energía también se presenta en la unión de las partículas subatómicas (protones y neutrones) del núcelo de un átomo. És lo que se llama energía nuclear.