Koska se on energiamuoto, lämmöllä on useita tärkeitä rooleja kemiallisissa reaktioissa. Joissakin tapauksissa reaktiot tarvitsevat lämpöä aloittaakseen; esimerkiksi leirituli vaatii ottelun ja sytytyksen sen aloittamiseksi. Reaktiot kuluttavat tai tuottavat sitä riippuen kemikaaleista. Lämpö määrää myös nopeuden, jolla reaktiot tapahtuvat ja etenevätkö ne eteen- tai taaksepäin.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Yleisesti ottaen lämpö auttaa nopeuttamaan kemiallista reaktiota tai ajamaan kemiallista reaktiota, joka ei muuten voisi tapahtua.
Endotermiset ja eksotermiset reaktiot
Monet tutut kemialliset reaktiot, kuten hiilen polttaminen, ruostuva ja räjähtävä ruuti, luovuttavat lämpöä; kemistit kutsuvat näitä reaktioita eksotermisiksi. Koska reaktiot vapauttavat lämpöä, ne nostavat ympäristön lämpötilaa. Muut reaktiot, kuten typen ja hapen yhdistäminen typpioksidin muodostamiseksi, ottavat lämpöä vähentäen ympäristön lämpötilaa. Kun ne poistavat lämpöä ympäristöstään, nämä reaktiot ovat endotermisiä. Monet reaktiot kuluttavat ja tuottavat lämpöä, mutta jos nettotuloksen on tarkoitus antaa lämpöä, reaktio on eksoterminen; muuten se on endoterminen.
Lämpö ja molekulaarinen kineettinen energia
Lämpöenergia ilmenee molekyylien satunnaisina tärähtelyliikkeinä aineessa; aineen lämpötilan noustessa sen molekyylit värisevät ja pomppivat enemmän energiaa ja nopeammin. Tietyissä lämpötiloissa värähtelyt voittavat voimat, jotka saavat molekyylit tarttumaan toisiinsa, jolloin kiinteät aineet sulavat nesteiksi ja nesteet kiehuvat kaasuiksi. Kaasut reagoivat lämpöön paineen kasvaessa, kun molekyylit törmäävät astiaansa vastaan suuremmalla voimalla.
Arrhenius-yhtälö
Arrhenius-yhtälöksi kutsuttu matemaattinen kaava yhdistää kemiallisen reaktion nopeuden sen lämpötilaan. Absoluuttisessa nollassa, teoreettisessa lämpötilassa, jota ei voida saavuttaa tosielämän laboratoriossa, lämpöä ei ole kokonaan ja kemiallisia reaktioita ei ole. Lämpötilan noustessa reaktioita tapahtuu. Yleensä korkeammat lämpötilat tarkoittavat nopeampia reaktioita; kun molekyylit liikkuvat nopeammin, reagoivat molekyylit ovat todennäköisemmin vuorovaikutuksessa muodostaen tuotteita.
Le Chatelierin periaate ja lämpö
Jotkut kemialliset reaktiot ovat palautuvia: Reagenssit yhdistyvät tuotteiksi ja tuotteet muuttuvat uudelleen reagoiviksi. Yksi suunta vapauttaa lämpöä ja toinen kuluttaa sitä. Kun reaktio voi tapahtua kumpaankin suuntaan samalla todennäköisyydellä, kemistit sanovat sen olevan tasapainossa. Le Chatelierin periaatteessa todetaan, että tasapainossa olevien reaktioiden lisääminen lisää reaktantteja seokseen tekee eteenpäin suuntautuvan reaktion todennäköisemmäksi ja päinvastaisen vähemmän. Päinvastoin, lisäämällä enemmän tuotteita käänteinen reaktio on todennäköisempää. Eksotermisessä reaktiossa lämpö on tuote; jos lisäät lämpöä eksotermiseen reaktioon tasapainossa, käänteinen reaktio on todennäköisempi.