Under kemiske reaktioner brydes bindingerne, der holder molekyler sammen, og danner nye bindinger, og omarrangerer atomer i forskellige stoffer. Hver binding kræver en særskilt mængde energi til enten at bryde eller danne sig; uden denne energi kan reaktionen ikke finde sted, og reaktanterne forbliver som de var. Når en reaktion er afsluttet, har den muligvis taget energi fra det omgivende miljø eller lagt mere energi i den.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Kemiske reaktioner bryder og reformerer bindingerne, der holder molekyler sammen.
Typer af kemiske obligationer
Kemiske bindinger er bundter af elektriske kræfter, der holder atomer og molekyler sammen. Kemi involverer flere forskellige typer obligationer. For eksempel er hydrogenbindingen en relativt svag tiltrækning, der involverer et hydrogenbærende molekyle, såsom vand. Hydrogenbindingen tegner sig for formen af snefnug og andre egenskaber ved vandmolekyler. Kovalente bindinger dannes, når atomer deler elektroner, og den resulterende kombination er mere kemisk stabil, end atomerne i sig selv er. Metalliske bindinger forekommer mellem atomer af metal, såsom kobber i en krone. Elektronerne i metal bevæger sig let mellem atomer; dette gør metaller til gode ledere af elektricitet og varme.
Bevarelse af energi
I alle kemiske reaktioner bevares energi; den er hverken skabt eller ødelagt, men kommer fra de bånd, der allerede eksisterer, eller miljøet. Bevaring af energi er en veletableret lov inden for fysik og kemi. For hver kemisk reaktion skal du tage højde for den energi, der er til stede i miljøet, bindingerne af reaktanterne, produkternes bindinger og temperaturen af produkterne og miljøet. Den samlede energi, der er til stede før og efter reaktionen, skal være den samme. For eksempel når en bilmotor forbrænder benzin, kombinerer reaktionen benzin med ilt til dannelse af kuldioxid og andre produkter. Det skaber ikke energi fra den tynde luft; det frigiver den energi, der er lagret i bindingerne af molekyler i benzin.
Endoterm vs. Eksoterme reaktioner
Når du holder styr på energien i en kemisk reaktion, vil du finde ud af, om reaktionen frigiver varme eller forbruger den. I det foregående eksempel på brændende benzin frigiver reaktionen varme og øger temperaturen i omgivelserne. Andre reaktioner, såsom opløsning af bordsalt i vand, forbruger varme, så vandets temperatur er lidt lavere, efter at saltet er opløst. Kemikere kalder varmeproducerende reaktioner eksoterme, og varmekrævende reaktioner er endotermiske. Fordi endotermiske reaktioner kræver varme, kan de ikke finde sted, medmindre der er nok varme, når reaktionen starter.
Aktiveringsenergi: Kickstart af reaktionen
Nogle reaktioner, selv eksoterme, kræver energi bare for at komme i gang. Kemikere kalder dette aktiveringsenergien. Det er som en energibakke, som molekylerne skal klatre, før reaktionen sættes i gang; Når det starter, er det let at gå ned ad bakke. Når vi går tilbage til eksemplet med forbrænding af benzin, skal bilmotoren først gnist; uden det sker der ikke meget med benzin. Gnisten giver aktiveringsenergien, som benzin kan kombineres med ilt.
Katalysatorer og enzymer
Katalysatorer er kemiske stoffer, der reducerer aktiveringsenergien ved en reaktion. Platin og lignende metaller er for eksempel fremragende katalysatorer. Katalysatoren i bilens udstødningssystem har en katalysator som platin indeni. Når udstødningsgasser passerer gennem den, øger katalysatoren kemiske reaktioner i skadelige kulilte- og nitrogenforbindelser, hvilket gør dem til mere sikre emissioner. Fordi reaktioner ikke bruger en katalysator, kan en katalysator udføre sit arbejde i mange år. I biologi er enzymer molekyler, der katalyserer kemiske reaktioner i levende organismer. De passer ind i andre molekyler, så reaktionerne lettere kan finde sted.