Kemiallinen potentiaalienergia on energiaa, joka varastoituu atomeihin ja atomien välisiin sidoksiin ja joka voi vapautua erilaisten kemiallisten reaktioiden avulla. Useimmille ihmisille tuttu esimerkki on energia, joka vapautuu, kun poltetaan fossiilisia polttoaineita, kuten bensiiniä. Tässä tapauksessa bensiinin kemiallinen potentiaalienergia vapautuu pääasiassa lämmönä. Ihmiskeho vapauttaa mahdollisen ruoan energian käytettäväksi polttoaineena. Kemiallista potentiaalienergiaa esiintyy monissa yhdisteissä ja kemikaaleissa, sekä luonnossa esiintyvissä että ihmisen tekemissä.
Atomien väliset sidokset ovat kaiken kemiallisen potentiaalisen energian lähde. Atomeilla, joilla on erittäin vahvat ioniset tai kovalenttiset sidokset, on suhteellisen pieni potentiaalinen kemiallinen energia, koska se vaatii suuren määrän ulkopuolista energiaa yksinkertaisesti sidosten katkaisemiseksi. Heikommalla joukkovelkakirjalla, kuten van der Waalin tyypillä, on enemmän potentiaalista kemiallista energiaa, koska se katkaisee suhteellisen vähän energiaa.
Energiaa vapautuu, kun nämä sidokset muodostuvat atomien välille, ja energiaa kemiallisissa reaktioissa ei synny tai tuhoudu. Tämä tarkoittaa, että kemialliset reaktiot voidaan analysoida matemaattisten yhtälöiden tapaan. Koska vahva sidos katkaisee suuren määrän energiaa, tämän täytyy tarkoittaa, että kun sama sidos muodostuu, vapautuu paljon energiaa. Saman logiikan mukaan heikon sidoksen muodostuessa vapautuu suhteellisen vähän energiaa.
Esimerkiksi kun kaksi vetyatomia sitoutuu muodostamaan vetykaasumolekyylin, ne muodostavat vahvan sidoksen. Tämä vaatii vähän ulkopuolista energiaa saavuttaakseen. Atomien kemiallinen energia vapautuu lämmön ja valon muodossa. Kahden atomin välisen sidoksen katkaisemiseksi sidoksen katkaisemiseksi on käytettävä sama määrä energiaa, joka vapautui, kun ne sitoutuivat. Atomit absorboivat tämän energian.
Kohtaamme kemiallisen potentiaalisen energian vapautumismekanismeja joka päivä. Kaasun polttaminen autoissamme on vain yksi tapa. Tämä energia vapautetaan yhdistämällä happimolekyylejä polttoaineen molekyyleihin. Happimolekyylit ja polttoainemolekyylit on sidottu suhteellisen heikoilla sidoksilla. Kun polttoaine palaa, happi- ja polttoainemolekyylit hajoavat toisistaan ja yhdistyvät uudelleen hiilidioksidiksi ja vesimolekyyleiksi, jotka molemmat muodostuvat erittäin vahvoilla sidoksilla, joten suuri määrä energiaa vapautuu. Moottori muuntaa tämän energian kineettiseksi energiaksi ja käyttää sitä ajoneuvon siirtämiseen.