По време на химичните реакции връзките, които държат молекулите заедно, се разпадат и образуват нови връзки, пренареждайки атомите в различни вещества. Всяка връзка изисква различно количество енергия, за да се скъса или да се образува; без тази енергия реакцията не може да се осъществи и реагентите остават такива, каквито са били. Когато реакцията приключи, тя може да е взела енергия от околната среда или да вложи повече енергия в нея.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Химичните реакции разрушават и реформират връзките, които държат молекулите заедно.
Видове химически връзки
Химичните връзки са снопове електрически сили, които държат атомите и молекулите заедно. Химията включва няколко различни вида връзки. Например, водородната връзка е относително слабо привличане, включващо молекула, съдържаща водород, като вода. Водородната връзка отчита формата на снежинките и други свойства на водните молекули. Ковалентни връзки се образуват, когато атомите споделят електрони и получената комбинация е по-химически стабилна от атомите сами по себе си. Между металните атоми, като медта в стотинка, възникват метални връзки. Електроните в метала се движат лесно между атомите; това прави металите добри проводници на електричество и топлина.
Запазване на енергията
Във всички химични реакции енергията се запазва; нито се създава, нито се унищожава, а идва от вече съществуващите връзки или от околната среда. Запазването на енергията е добре установен закон на физиката и химията. За всяка химическа реакция трябва да отчитате енергията, присъстваща в околната среда, връзките на реагентите, връзките на продуктите и температурата на продуктите и околната среда. Общата енергия, налична преди и след реакцията, трябва да бъде еднаква. Например, когато двигателят на автомобила изгаря бензин, реакцията комбинира бензина с кислорода, за да образува въглероден диоксид и други продукти. Не създава енергия от въздуха; освобождава енергията, съхранявана в връзките на молекулите в бензина.
Ендотермична vs. Екзотермични реакции
Когато следите енергията в химична реакция, ще разберете дали реакцията отделя топлина или я изразходва. В предишния пример за изгаряне на бензин, реакцията отделя топлина и повишава температурата на околната среда. Други реакции, като разтваряне на готварска сол във вода, консумират топлина, така че температурата на водата е малко по-ниска след разтварянето на солта. Химиците наричат реакциите за производство на топлина екзотермични, а консумиращите топлина реакции ендотермични. Тъй като ендотермичните реакции изискват топлина, те не могат да се осъществят, освен ако присъства достатъчно топлина, когато реакцията започне.
Енергия на активиране: Стартиране на реакцията
Някои реакции, дори екзотермични, изискват енергия само за да започнат. Химиците наричат това енергията на активиране. Това е като енергиен хълм, по който молекулите трябва да се изкачат, преди реакцията да се задвижи; след като започне, слизането надолу е лесно. Връщайки се към примера с изгаряне на бензин, двигателят на автомобила първо трябва да направи искра; без него не се случва много с бензина. Искрата осигурява енергията за активиране на бензина да се комбинира с кислорода.
Катализатори и ензими
Катализаторите са химични вещества, които намаляват енергията на активиране на реакцията. Платината и подобни метали например са отлични катализатори. Катализаторът в изпускателната система на автомобила има катализатор като платина вътре. Когато отработените газове преминават през него, катализаторът увеличава химичните реакции във вредните въглероден окис и азотни съединения, превръщайки ги в по-безопасни емисии. Тъй като реакциите не използват катализатор, каталитичният конвертор може да си върши работата в продължение на много години. В биологията ензимите са молекули, които катализират химичните реакции в живите организми. Те се вписват в други молекули, така че реакциите могат да протичат по-лесно.