Au cours des réactions chimiques, les liaisons qui maintiennent les molécules ensemble se séparent et forment de nouvelles liaisons, réarrangeant les atomes en différentes substances. Chaque liaison nécessite une quantité d'énergie distincte pour se rompre ou se former; sans cette énergie, la réaction ne peut pas avoir lieu et les réactifs restent tels qu'ils étaient. Lorsqu'une réaction est terminée, elle peut avoir pris de l'énergie de l'environnement environnant ou y avoir mis plus d'énergie.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les réactions chimiques brisent et reforment les liaisons qui maintiennent les molécules ensemble.
Types de liaisons chimiques
Les liaisons chimiques sont des faisceaux de forces électriques qui maintiennent les atomes et les molécules ensemble. La chimie implique plusieurs types de liaisons. Par exemple, la liaison hydrogène est une attraction relativement faible impliquant une molécule contenant de l'hydrogène, telle que l'eau. La liaison hydrogène explique la forme des flocons de neige et d'autres propriétés des molécules d'eau. Des liaisons covalentes se forment lorsque les atomes partagent des électrons, et la combinaison résultante est plus stable chimiquement que les atomes eux-mêmes. Des liaisons métalliques se produisent entre des atomes de métal, comme le cuivre dans un sou. Les électrons dans le métal se déplacent facilement entre les atomes; cela fait des métaux de bons conducteurs d'électricité et de chaleur.
Conservation d'énergie
Dans toutes les réactions chimiques, l'énergie est conservée; elle n'est ni créée ni détruite mais provient des liens qui existent déjà ou de l'environnement. La conservation de l'énergie est une loi bien établie de la physique et de la chimie. Pour chaque réaction chimique, vous devez tenir compte de l'énergie présente dans l'environnement, des liaisons des réactifs, des liaisons des produits et de la température des produits et de l'environnement. L'énergie totale présente avant et après la réaction doit être la même. Par exemple, lorsqu'un moteur de voiture brûle de l'essence, la réaction combine l'essence avec de l'oxygène pour former du dioxyde de carbone et d'autres produits. Il ne crée pas d'énergie à partir de l'air; il libère l'énergie stockée dans les liaisons des molécules de l'essence.
Endothermique vs. Réactions exothermiques
Lorsque vous gardez une trace de l'énergie dans une réaction chimique, vous saurez si la réaction libère de la chaleur ou la consomme. Dans l'exemple précédent de combustion d'essence, la réaction libère de la chaleur et augmente la température de son environnement. D'autres réactions, telles que la dissolution du sel de table dans l'eau, consomment de la chaleur, de sorte que la température de l'eau est légèrement inférieure après la dissolution du sel. Les chimistes appellent les réactions productrices de chaleur exothermiques et les réactions consommatrices de chaleur endothermiques. Étant donné que les réactions endothermiques nécessitent de la chaleur, elles ne peuvent avoir lieu que si suffisamment de chaleur est présente lorsque la réaction commence.
Énergie d'activation: lancer la réaction
Certaines réactions, même exothermiques, nécessitent de l'énergie juste pour démarrer. Les chimistes appellent cela l'énergie d'activation. C'est comme une colline d'énergie que les molécules doivent gravir avant que la réaction ne se mette en mouvement; après le démarrage, la descente est facile. Pour en revenir à l'exemple de la combustion d'essence, le moteur de la voiture doit d'abord faire une étincelle; sans elle, il n'arrive pas grand-chose à l'essence. L'étincelle fournit l'énergie d'activation pour que l'essence se combine avec l'oxygène.
Catalyseurs et enzymes
Les catalyseurs sont des substances chimiques qui réduisent l'énergie d'activation d'une réaction. Le platine et les métaux similaires, par exemple, sont d'excellents catalyseurs. Le convertisseur catalytique dans le système d'échappement d'une voiture a un catalyseur comme le platine à l'intérieur. Lorsque les gaz d'échappement le traversent, le catalyseur augmente les réactions chimiques dans les composés nocifs du monoxyde de carbone et de l'azote, les transformant en émissions plus sûres. Parce que les réactions n'utilisent pas de catalyseur, un convertisseur catalytique peut faire son travail pendant de nombreuses années. En biologie, les enzymes sont des molécules qui catalysent des réactions chimiques dans les organismes vivants. Ils s'intègrent dans d'autres molécules afin que les réactions puissent avoir lieu plus facilement.