Essendo una forma di energia, il calore svolge molteplici ruoli importanti nelle reazioni chimiche. In alcuni casi, le reazioni hanno bisogno di calore per iniziare; per esempio, un fuoco da campo richiede un fiammifero e un'accensione per accenderlo. Le reazioni consumano calore o lo producono a seconda delle sostanze chimiche coinvolte. Il calore determina anche la velocità con cui si verificano le reazioni e se procedono in avanti o indietro.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
In generale, il calore aiuta ad accelerare una reazione chimica o a guidare una reazione chimica che altrimenti non potrebbe verificarsi.
Reazioni endotermiche ed esotermiche
Molte reazioni chimiche familiari, come la combustione del carbone, l'arrugginimento e l'esplosione della polvere da sparo, emettono calore; i chimici chiamano queste reazioni esotermiche. Poiché le reazioni liberano calore, aumentano la temperatura ambiente. Altre reazioni, come la combinazione di azoto e ossigeno per formare ossido nitrico, assorbono calore, riducendo la temperatura ambiente. Poiché rimuovono il calore dal loro ambiente, queste reazioni sono endotermiche. Molte reazioni consumano e producono calore, ma se il risultato finale è l'emissione di calore, la reazione è esotermica; altrimenti è endotermico.
Calore ed energia cinetica molecolare
L'energia termica si manifesta come movimenti casuali di spinta delle molecole nella materia; all'aumentare della temperatura di una sostanza, le sue molecole vibrano e rimbalzano con più energia ea velocità maggiori. A determinate temperature, le vibrazioni superano le forze che fanno aderire le molecole l'una all'altra, provocando la fusione dei solidi in liquidi e l'ebollizione dei liquidi in gas. I gas rispondono al calore con un aumento della pressione quando le molecole si scontrano con il loro contenitore con maggiore forza.
Equazione di Arrhenius
Una formula matematica chiamata equazione di Arrhenius collega la velocità di una reazione chimica alla sua temperatura. Allo zero assoluto, una temperatura teorica che non può essere raggiunta in un ambiente di laboratorio reale, il calore è completamente assente e le reazioni chimiche sono inesistenti. All'aumentare della temperatura, avvengono le reazioni. In genere, temperature più elevate significano velocità di reazione più elevate; poiché le molecole si muovono più rapidamente, è più probabile che le molecole reagenti interagiscano, formando prodotti.
Principio e calore di Le Chatelier
Alcune reazioni chimiche sono reversibili: i reagenti si combinano per formare prodotti e i prodotti si riorganizzano in reagenti. Una direzione rilascia calore e l'altra lo consuma. Quando una reazione può avvenire in entrambi i modi con uguale probabilità, i chimici dicono che è in equilibrio. Il principio di Le Chatelier afferma che per le reazioni in equilibrio, l'aggiunta di più reagenti alla miscela rende più probabile la reazione diretta e meno quella opposta. Al contrario, l'aggiunta di più prodotti rende più probabile la reazione inversa. Per una reazione esotermica, il calore è un prodotto; se si aggiunge calore a una reazione esotermica in equilibrio, si rende più probabile la reazione inversa.
