Kemiske reaktioner bryder eksisterende molekylære kemiske bindinger, og der dannes nye bindinger. Typiske kemiske reaktioner inkluderer forbrænding, reduktion og udfældning. Under disse kemiske reaktioner bryder de originale molekyler fra hinanden og danner nye bindinger for at producere forskellige materialer. Nogle gange er det nok at bringe to stoffer sammen for at en kemisk reaktion kan begynde, men ofte kræves en ekstern stimulus såsom opvarmning af stofferne. Hver kemiske reaktion er en kompleks interaktion mellem molekylær tiltrækning, energiniveauer og ydre påvirkninger.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Kemiske reaktioner danner og bryder de kemiske bindinger mellem molekyler, hvilket resulterer i nye materialer som produkterne til den kemiske reaktion. Kemiske reaktioner kan forekomme spontant eller kræve en udvendig udløser, såsom et input af energi. Ved at bryde kemiske bindinger absorberes energi, mens nye bindinger frigiver energi, hvor den samlede kemiske reaktion er endoterm eller eksoterm.
Kemiske obligationer og energiniveauer
Grundlaget for alle kemiske reaktioner er brydningen af bindinger eller nedbrydning og oprettelsen af bindinger eller syntese. Nedbrydning kræver energi, fordi de kemiske bindinger oprindeligt er stabile, og der kræves energi for at bryde dem fra hinanden. Molekylerne i bindingen har et lavere energiniveau end frie molekyler; tilføjelse af energi giver dem mulighed for at komme fri.
Syntese frigiver energi, fordi molekylerne binder for at danne en stabil konfiguration og derfor opgiver energi. De bundne molekyler har et lavere energiniveau end frie molekyler og holdes i den nye binding.
En samlet kemisk reaktion, der bryder bindinger og danner nye, kan være endoterm (absorberende varme) eller eksoterm (frigiver varme), afhængigt af hvor meget energi der absorberes og produceres ved nedbrydning og syntese reaktioner. Nogle reaktioner producerer samlet set varme, mens andre enten absorberer varme fra deres omgivelser eller kræver tilsætning af udvendig varme for at fuldføre reaktionen. Under normale forhold i stabile omgivelser har en kemisk reaktion brug for en ekstern stimulus for at starte.
Endotermiske reaktioner
Fordi det tager energi at bryde kemiske bindinger og starte kemiske reaktioner, sker der kun få endotermiske reaktioner af sig selv. Processen tager normalt et input af energi for at starte reaktionen og opretholde den. Selv reaktioner, der generelt er eksoterme, kan have brug for et input af energi i starten for at bryde nogle af bindingerne.
Nedbrydningsreaktioner er enkle endotermiske reaktioner og kræver et input af energi. For eksempel producerer kviksølvoxid kviksølv og ilt. Endotermiske reaktioner, der er mere komplicerede, kan finde sted, hvis de kan bruge varme fra deres omgivelser. For eksempel reagerer det faste stof bariumhydroxid og ammoniumchlorid i en endoterm reaktion ved stuetemperatur til dannelse af bariumchlorid og ammoniak ved en meget koldere temperatur. Reaktionen tager varme fra selve materialerne, deres beholder og den omgivende luft.
Eksoterme reaktioner
Reaktioner, der genererer et overskud af varme generelt, er mere almindelige, fordi de har tendens til at være selvbærende. Syntese-reaktioner producerer varme, så de ikke har brug for en ekstern varmekilde for at fortsætte. For eksempel giver tilsætning af en lille mængde natrium til vand natriumhydroxid og brint i en eksplosiv eksoterm reaktion. Reaktionen starter spontant og fortsætter, indtil en af reaktanterne er opbrugt. Det producerer normalt så meget varme, at brintet forbrændes med luftens ilt for at danne vand.
Komplekse reaktioner, der er afhængige af både at bryde og danne kemiske bindinger, har ofte brug for et eksternt energiinput for at starte, men er så selvbærende. For eksempel kræver forbrænding af kulbrinter en varmekilde for at bryde de første par bindinger. Typisk har materialer, der indeholder kulbrinter, såsom træ eller brændselsolie, brug for en tændstik eller en gnist for at nedbryde nogle af bindingerne. Når dannelsen af nye bindinger med varmeproduktionen starter, fortsætter reaktionen og producerer kuldioxid og vanddamp.
Mange almindelige industrielle og kommercielle processer er afhængige af kemiske reaktioner, især eksoterme selvbærende. Hvor nyttige de er, og hvor meget arbejde de gør, afhænger af, hvilke slags materialer der reagerer og de kemiske bindinger, der bryder og reformeres.
