Sidokset, jotka pitävät molekyylejä yhdessä, sisältävät aineessa käytettävissä olevan kemiallisen energian. Kemiallinen reaktio on kuitenkin monimutkainen atomien ja molekyylien "tanssi". Eri reaktiot saman aineen kanssa voivat tuottaa vaihtelevia määriä energiaa, ja jotkut reaktiot jopa kuluttavat energiaa.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Sidokset, jotka pitävät molekyylejä yhdessä, sisältävät aineessa käytettävissä olevan kemiallisen energian.
Kemiallisten sidosten tyypit
Kaikki molekyylit koostuvat atomista, jotka ovat sitoutuneet toisiinsa pienillä energianippuilla. Kemiassa opiskelet monenlaisia sidoksia, joista osa on vahvoja ja toiset heikkoja. Vahvimmat sidokset sisältävät eniten energiaa; heikoimmilla on vähiten. Esimerkiksi vahvat kovalenttiset sidokset muodostuvat, kun atomit jakavat elektroneja, esimerkiksi kun vety ja happi yhdistyvät muodostaen vettä. Natriumin ja kloorin väliset ionisidokset pöytäsuolassa ovat heikompia kuin kovalenttiset sidokset. Vetysidokset pitävät vierekkäisiä vesimolekyylejä muodostaen lumihiutaleet; nämä joukkolainat ovat heikoimpia.
Energian kirjanpito
Kaikkia molekyylin jokaisen sidoksen energiaa ei käytetä tyypillisessä reaktiossa. Kun kemisti mittaa kemiallisesta reaktiosta luovutettua energiaa, hän mittaa huolellisesti kuinka paljon jokaisesta hänen omistamastaan reaktantista ja tallentaa ympäristön lämpötilan ja paineen ennen ja jälkeen reaktio. Kun reaktio tapahtuu, jotkut kemialliset sidokset katkeavat, jotkut eivät vaikuta ja toiset muodostuvat. Tärkeää on nettoenergian muutos, jonka saat, kun reaktio on tehty. Jos molekyylisidosten energia on lopussa pienempi, lämpö vapautuu yleensä ympäristöön. Jos päinvastoin on totta, reaktio on kuluttanut lämpöä ympäristöstä.
Eksoterminen vs. Endotermiset reaktiot
Jotkut kemialliset reaktiot luovuttavat lämpöenergiaa, mutta toiset ottavat lämpöä ympäristöstä. Lämpöä tuottavat reaktiot ovat eksotermisiä; ne, jotka kuluttavat lämpöä, ovat endotermisiä. Kun poltat tukkeja esimerkiksi takassa, puun hiili ja vety yhdistyvät ilmassa olevan hapen kanssa tuottaen lämpöä, hiilidioksidia ja vesihöyryä. Se on palaminen, eksoterminen reaktio. Kun liuotat ruokasuolaa veteen, liuoksen lopullinen lämpötila on hieman alhaisempi kuin alussa; tämä on endoterminen reaktio.
Spontaani vs. Ei-spontaanit reaktiot
Ympäristössä olevasta kemiallisesta energiasta ja itse aineista riippuen reaktio voi alkaa itsestään tai se saattaa tarvita ylimääräistä energiaa prosessin käynnistämiseksi. Esimerkiksi bensiini on sekoitus molekyylejä, jotka sisältävät paljon energiaa, mutta eivät syty itsestään. Normaaleissa olosuhteissa he tarvitsevat kipinää. Kemistit kutsuvat ylimääräistä energiaa tarvitsevia reaktioita ei-spontaaneiksi. Muut reaktiot, kuten räjähdys, jonka saat pudottamalla natriummetallia veteen, tapahtuvat itsestään. Kemistit kutsuvat tällaista reaktiota spontaaniksi.