Chemické reakce narušují existující molekulární chemické vazby a výsledkem jsou nové vazby. Typické chemické reakce zahrnují spalování, redukci a srážení. Během těchto chemických reakcí se původní molekuly rozpadají a vytvářejí nové vazby za vzniku různých materiálů. Někdy k zahájení chemické reakce stačí spojit dvě látky, ale často je nutný vnější podnět, jako je zahřívání látek. Každá chemická reakce je komplexní interakcí molekulární přitažlivosti, energetické hladiny a vnějších vlivů.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Chemické reakce vytvářejí a rozbíjejí chemické vazby mezi molekulami, což vede k novým materiálům jako produktům chemické reakce. Chemické reakce mohou nastat spontánně nebo vyžadují vnější spoušť, jako je vstup energie. Rozbití chemických vazeb absorbuje energii, zatímco vytváření nových vazeb uvolňuje energii, přičemž celková chemická reakce je endotermická nebo exotermická.
Chemické vazby a energetické hladiny
Základem všech chemických reakcí je rozbíjení vazeb nebo rozklad a vytváření vazeb nebo syntéza. Rozklad vyžaduje energii, protože chemické vazby jsou zpočátku stabilní a je zapotřebí energie k jejich rozpadu. Molekuly ve vazbě mají nižší hladinu energie než volné molekuly; přidávání energie jim umožňuje osvobodit se.
Syntéza uvolňuje energii, protože molekuly se spojí, aby vytvořily stabilní konfiguraci, a proto se vzdají energie. Navázané molekuly mají nižší hladinu energie než volné molekuly a jsou drženy v nové vazbě.
Celková chemická reakce, která rozbíjí vazby a vytváří nové, může být endotermická (absorbující teplo) nebo exotermická (uvolňování tepla), v závislosti na tom, kolik energie je absorbováno a vyrobeno rozkladem a syntézou reakce. Některé reakce produkují teplo celkově, zatímco jiné buď absorbují teplo ze svého okolí, nebo k dokončení reakce vyžadují přidání vnějšího tepla. Za normálních podmínek ve stabilním prostředí potřebuje chemická reakce ke spuštění vnější podnět.
Endotermické reakce
Protože k rozbití chemických vazeb a zahájení chemických reakcí je zapotřebí energie, dochází jen k několika endotermickým reakcím. Proces obvykle vyžaduje vstup energie k zahájení reakce a její udržení. Dokonce i reakce, které jsou celkově exotermické, mohou na začátku vyžadovat vstup energie, aby se rozbily některé vazby.
Dekompoziční reakce jsou jednoduché endotermické reakce a vyžadují vstup energie. Například zahříváním oxidu rtuti vznikne rtuť a kyslík. Komplikovanější endotermické reakce mohou nastat, pokud mohou využívat teplo ze svého okolí. Například pevné látky hydroxid barnatý a chlorid amonný reagují endotermickou reakcí při teplotě místnosti za vzniku chloridu barnatého a amoniaku při mnohem nižší teplotě. Reakce odebírá teplo ze samotných materiálů, jejich nádob a okolního vzduchu.
Exotermické reakce
Reakce, které celkově produkují přebytek tepla, jsou častější, protože mají tendenci být soběstačné. Syntetické reakce produkují teplo, takže nepotřebují externí zdroj tepla. Například přidání malého množství sodíku do vody produkuje hydroxid sodný a vodík ve výbušné exotermické reakci. Reakce začíná spontánně a pokračuje, dokud není jeden z reaktantů spotřebován. Obvykle produkuje tolik tepla, že vodík spaluje se vzduchem kyslíkem za vzniku vody.
Složité reakce, které se spoléhají jak na rozbíjení, tak na formování chemických vazeb, často potřebují ke spuštění externí přívod energie, ale pak jsou soběstačné. Například spalování uhlovodíků vyžaduje k rozbití prvních pár vazeb zdroj tepla. Materiály obsahující uhlovodíky, jako je dřevo nebo topný olej, obvykle potřebují zápalku nebo jiskru, aby rozložily některé vazby. Jakmile začne tvorba nových vazeb s produkcí tepla, reakce pokračuje a produkuje oxid uhličitý a vodní páru.
Mnoho běžných průmyslových a komerčních procesů se spoléhá na chemické reakce, zejména exotermické soběstačné. Jak užitečné jsou a kolik práce odvedou, závisí na druzích materiálů, které reagují, a na chemických vazbách, které se lámou a reformují.