Les réactions chimiques brisent les liaisons chimiques moléculaires existantes et de nouvelles liaisons se forment en conséquence. Les réactions chimiques typiques comprennent la combustion, la réduction et la précipitation. Au cours de ces réactions chimiques, les molécules d'origine se séparent et forment de nouvelles liaisons pour produire différents matériaux. Parfois, il suffit de réunir deux substances pour qu'une réaction chimique commence, mais souvent un stimulus externe tel que le chauffage des substances est nécessaire. Chaque réaction chimique est une interaction complexe d'attraction moléculaire, de niveaux d'énergie et d'influences externes.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les réactions chimiques créent et brisent les liaisons chimiques entre les molécules, ce qui donne de nouveaux matériaux en tant que produits de la réaction chimique. Les réactions chimiques peuvent se produire spontanément ou nécessiter un déclencheur extérieur tel qu'un apport d'énergie. La rupture des liaisons chimiques absorbe de l'énergie, tandis que la création de nouvelles liaisons libère de l'énergie, la réaction chimique globale étant endothermique ou exothermique.
Liaisons chimiques et niveaux d'énergie
La base de toutes les réactions chimiques est la rupture des liaisons, ou décomposition, et la création de liaisons, ou synthèse. La décomposition nécessite de l'énergie car les liaisons chimiques sont initialement stables et de l'énergie est nécessaire pour les séparer. Les molécules de la liaison ont un niveau d'énergie inférieur à celui des molécules libres; ajouter de l'énergie leur permet de se libérer.
La synthèse libère de l'énergie car les molécules se lient pour former une configuration stable et donc cèdent de l'énergie. Les molécules liées ont un niveau d'énergie inférieur à celui des molécules libres et sont maintenues dans la nouvelle liaison.
Une réaction chimique globale qui brise les liaisons et en forme de nouvelles peut être endothermique (absorbant la chaleur) ou exothermique (libération de chaleur), en fonction de la quantité d'énergie absorbée et produite par la décomposition et la synthèse réactions. Certaines réactions produisent de la chaleur dans l'ensemble, tandis que d'autres absorbent la chaleur de leur environnement ou nécessitent l'ajout de chaleur extérieure pour terminer la réaction. Dans des conditions normales dans un environnement stable, une réaction chimique a besoin d'un stimulus externe pour démarrer.
Réactions endothermiques
Parce qu'il faut de l'énergie pour rompre les liaisons chimiques et déclencher des réactions chimiques, peu de réactions endothermiques se produisent d'elles-mêmes. Le processus nécessite généralement un apport d'énergie pour démarrer la réaction et la maintenir. Même les réactions qui sont globalement exothermiques peuvent nécessiter un apport d'énergie au début pour rompre certaines des liaisons.
Les réactions de décomposition sont de simples réactions endothermiques et nécessitent un apport d'énergie. Par exemple, le chauffage de l'oxyde de mercure produit du mercure et de l'oxygène. Des réactions endothermiques plus compliquées peuvent avoir lieu si elles peuvent utiliser la chaleur de leur environnement. Par exemple, les solides hydroxyde de baryum et chlorure d'ammonium réagissent dans une réaction endothermique à température ambiante pour produire du chlorure de baryum et de l'ammoniac à une température beaucoup plus froide. La réaction prélève de la chaleur sur les matériaux eux-mêmes, leur contenant et l'air ambiant.
Réactions exothermiques
Les réactions qui produisent un excès de chaleur dans l'ensemble sont plus courantes car elles ont tendance à être auto-entretenues. Les réactions de synthèse produisent de la chaleur, elles n'ont donc pas besoin d'une source de chaleur externe pour se dérouler. Par exemple, l'ajout d'une petite quantité de sodium à l'eau produit de l'hydroxyde de sodium et de l'hydrogène dans une réaction exothermique explosive. La réaction démarre spontanément et se poursuit jusqu'à épuisement d'un des réactifs. Il produit généralement tellement de chaleur que l'hydrogène brûle avec l'oxygène de l'air pour former de l'eau.
Les réactions complexes qui reposent à la fois sur la rupture et la formation de liaisons chimiques nécessitent souvent un apport d'énergie externe pour démarrer, mais sont alors auto-entretenues. Par exemple, la combustion d'hydrocarbures nécessite une source de chaleur pour rompre les premières liaisons. En règle générale, les matériaux contenant des hydrocarbures, tels que le bois ou le mazout, ont besoin d'une allumette ou d'une étincelle pour décomposer certaines des liaisons. Une fois que la formation de nouvelles liaisons avec la production de chaleur commence, la réaction se poursuit, produisant du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau.
De nombreux procédés industriels et commerciaux courants reposent sur des réactions chimiques, en particulier des réactions auto-entretenues exothermiques. Leur utilité et la quantité de travail qu'ils effectuent dépendent des types de matériaux qui réagissent et des liaisons chimiques qui se brisent et se reforment.