I legami che tengono insieme le molecole contengono l'energia chimica disponibile in una sostanza. Tuttavia, una reazione chimica è una complessa "danza" di atomi e molecole. Reazioni diverse con la stessa sostanza possono produrre quantità variabili di energia e alcune reazioni addirittura consumano energia.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
I legami che tengono insieme le molecole contengono l'energia chimica disponibile in una sostanza.
Tipi di legami chimici
Tutte le molecole sono costituite da atomi legati tra loro da minuscoli fasci di energia. In chimica studi molti tipi di legami, alcuni dei quali sono forti e altri deboli. I legami più forti contengono più energia; i più deboli hanno il minimo. Ad esempio, si formano forti legami covalenti quando gli atomi condividono gli elettroni, come quando l'idrogeno e l'ossigeno si combinano per formare l'acqua. I legami ionici tra sodio e cloro nel sale da cucina sono più deboli dei legami covalenti. I legami idrogeno tengono insieme le molecole d'acqua vicine per formare fiocchi di neve; questi legami sono tra i più deboli.
Contabilità per l'energia
Non tutta l'energia in ogni legame in una molecola viene utilizzata in una reazione tipica. Quando un chimico misura l'energia sprigionata da una reazione chimica, ne misura attentamente quanta di ogni reagente ha e registra la temperatura e la pressione ambiente prima e dopo il reazione. Quando la reazione ha luogo, alcuni legami chimici si rompono, alcuni non sono interessati e altri si formano. Ciò che conta è il cambiamento netto di energia che ottieni quando la reazione è completata. Se l'energia nei legami molecolari si somma a un numero inferiore alla fine, il calore viene solitamente rilasciato nell'ambiente. Se è vero il contrario, la reazione ha consumato calore dall'ambiente.
Esotermico vs. Reazioni endotermiche
Alcune reazioni chimiche emettono energia termica, ma altre assorbono calore dall'ambiente. Le reazioni che producono calore sono esotermiche; quelli che consumano calore sono endotermici. Quando si bruciano ceppi in un caminetto, ad esempio, il carbonio e l'idrogeno nel legno si combinano con l'ossigeno nell'aria per produrre calore, anidride carbonica e vapore acqueo. Quella è combustione, una reazione esotermica. Quando si scioglie il sale da cucina in acqua, la temperatura finale della soluzione è leggermente inferiore a quella iniziale; questa è una reazione endotermica.
Spontaneo vs. Reazioni non spontanee
A seconda dell'energia chimica presente nell'ambiente e delle sostanze stesse, una reazione potrebbe iniziare da sola o potrebbe essere necessaria energia extra per avviare il processo. Ad esempio, la benzina è una miscela di molecole che contengono molta energia ma non si accendono da sole. In condizioni normali, hanno bisogno di una scintilla. I chimici chiamano reazioni che richiedono energia extra non spontanee. Altre reazioni, come l'esplosione che si ottiene facendo cadere il sodio metallico nell'acqua, avvengono da sole. I chimici chiamano questo tipo di reazione spontanea.