Κατά τη διάρκεια των χημικών αντιδράσεων, οι δεσμοί που συγκρατούν τα μόρια χωρίζονται και σχηματίζουν νέους δεσμούς, αναδιατάσσοντας τα άτομα σε διαφορετικές ουσίες. Κάθε δεσμός απαιτεί μια ξεχωριστή ποσότητα ενέργειας για να σπάσει ή να σχηματιστεί. Χωρίς αυτήν την ενέργεια, η αντίδραση δεν μπορεί να λάβει χώρα και τα αντιδραστήρια παραμένουν όπως ήταν. Όταν τελειώσει μια αντίδραση, μπορεί να είχε πάρει ενέργεια από το περιβάλλον περιβάλλον ή να βάλει περισσότερη ενέργεια σε αυτήν.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Οι χημικές αντιδράσεις σπάζουν και αναμορφώνουν τους δεσμούς που συγκρατούν τα μόρια.
Τύποι χημικών δεσμών
Οι χημικοί δεσμοί είναι δέσμες ηλεκτρικών δυνάμεων που συγκρατούν άτομα και μόρια. Η χημεία περιλαμβάνει πολλά διαφορετικά είδη δεσμών. Για παράδειγμα, ο δεσμός υδρογόνου είναι μια σχετικά ασθενής έλξη που περιλαμβάνει ένα μόριο που φέρει υδρογόνο, όπως το νερό. Ο δεσμός υδρογόνου αντιπροσωπεύει το σχήμα των νιφάδων χιονιού και άλλων ιδιοτήτων των μορίων του νερού. Οι ομοιοπολικοί δεσμοί σχηματίζονται όταν τα άτομα μοιράζονται ηλεκτρόνια και ο συνδυασμός που προκύπτει είναι πιο χημικά σταθερός από τα άτομα από μόνα τους. Μεταλλικοί δεσμοί εμφανίζονται μεταξύ ατόμων μετάλλων, όπως ο χαλκός σε μια πένα. Τα ηλεκτρόνια στο μέταλλο κινούνται εύκολα μεταξύ ατόμων. Αυτό κάνει τα μέταλλα καλή αγωγούς ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας.
Διατήρηση της ενέργειας
Σε όλες τις χημικές αντιδράσεις, η ενέργεια διατηρείται. Δεν δημιουργείται ούτε καταστρέφεται αλλά προέρχεται από τους δεσμούς που υπάρχουν ήδη ή από το περιβάλλον. Η εξοικονόμηση ενέργειας είναι ένας καθιερωμένος νόμος της φυσικής και της χημείας. Για κάθε χημική αντίδραση, πρέπει να λάβετε υπόψη την ενέργεια που υπάρχει στο περιβάλλον, τους δεσμούς των αντιδρώντων, τους δεσμούς των προϊόντων και τη θερμοκρασία των προϊόντων και του περιβάλλοντος. Η συνολική ενέργεια που υπάρχει πριν και μετά την αντίδραση πρέπει να είναι η ίδια. Για παράδειγμα, όταν ένας κινητήρας αυτοκινήτου καίει βενζίνη, η αντίδραση συνδυάζει τη βενζίνη με οξυγόνο για να σχηματίσει διοξείδιο του άνθρακα και άλλα προϊόντα. Δεν δημιουργεί ενέργεια από λεπτό αέρα. απελευθερώνει την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στους δεσμούς των μορίων στη βενζίνη.
Ενδοθερμική εναντίον Εξωθερμικές αντιδράσεις
Όταν παρακολουθείτε την ενέργεια σε μια χημική αντίδραση, θα μάθετε εάν η αντίδραση απελευθερώνει θερμότητα ή την καταναλώνει. Στο προηγούμενο παράδειγμα καύσης βενζίνης, η αντίδραση απελευθερώνει θερμότητα και αυξάνει τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος χώρου. Άλλες αντιδράσεις, όπως η διάλυση επιτραπέζιου αλατιού σε νερό, καταναλώνουν θερμότητα, επομένως η θερμοκρασία του νερού είναι ελαφρώς χαμηλότερη μετά τη διάλυση του αλατιού. Οι χημικοί καλούν τις θερμικές αντιδράσεις εξωθερμικές και τις θερμικές αντιδράσεις ενδοθερμικές. Επειδή οι ενδοθερμικές αντιδράσεις απαιτούν θερμότητα, δεν μπορούν να λάβουν χώρα εκτός εάν υπάρχει αρκετή θερμότητα όταν αρχίσει η αντίδραση.
Ενέργεια ενεργοποίησης: Έναρξη της αντίδρασης
Ορισμένες αντιδράσεις, ακόμη και εξωθερμικές, απαιτούν ενέργεια για να ξεκινήσουν. Οι χημικοί το αποκαλούν ενέργεια ενεργοποίησης. Είναι σαν έναν ενεργειακό λόφο που τα μόρια πρέπει να ανέβουν πριν τεθεί σε κίνηση η αντίδραση. αφού ξεκινήσει, η κατηφόρα είναι εύκολη. Επιστρέφοντας στο παράδειγμα της καύσης βενζίνης, ο κινητήρας του αυτοκινήτου πρέπει πρώτα να κάνει μια σπίθα. χωρίς αυτό, δεν συμβαίνουν πολλά στη βενζίνη. Η σπίθα παρέχει την ενέργεια ενεργοποίησης για τη βενζίνη να συνδυάζεται με οξυγόνο.
Καταλύτες και ένζυμα
Οι καταλύτες είναι χημικές ουσίες που μειώνουν την ενέργεια ενεργοποίησης μιας αντίδρασης. Το λευκόχρυσο και παρόμοια μέταλλα, για παράδειγμα, είναι εξαιρετικοί καταλύτες. Ο καταλυτικός μετατροπέας στο σύστημα εξάτμισης ενός αυτοκινήτου έχει καταλύτη όπως η πλατίνα στο εσωτερικό. Καθώς τα καυσαέρια περνούν μέσα από αυτό, ο καταλύτης αυξάνει τις χημικές αντιδράσεις σε επιβλαβείς ενώσεις μονοξειδίου του άνθρακα και αζώτου, μετατρέποντάς τις σε ασφαλέστερες εκπομπές. Επειδή οι αντιδράσεις δεν χρησιμοποιούν καταλύτη, ένας καταλυτικός μετατροπέας μπορεί να κάνει τη δουλειά του για πολλά χρόνια. Στη βιολογία, τα ένζυμα είναι μόρια που καταλύουν χημικές αντιδράσεις σε ζωντανούς οργανισμούς. Ταιριάζουν σε άλλα μόρια, έτσι οι αντιδράσεις μπορούν να πραγματοποιούνται πιο εύκολα.