化学反応は、2つの物質が相互作用して新しい化合物または分子を形成するときに発生します。 これらのプロセスは本質的に遍在し、生命に不可欠です。 たとえば、NASAの実用的な生命の定義は、それを「自立した化学システム」と表現しています。 ダーウィンの進化が可能です。」化学反応がいつ、どのようになるかは、いくつかの要因によって決まります。 発生する。
衝突
2つの分子が正しい方向と十分な力で衝突すると、化学反応が発生する可能性があります。 ただし、すべての衝突が反応を引き起こすわけではありません。 原子または分子は、再結合して新しい化合物を形成できる必要があります。 たとえば、ヘリウム原子は不活性です。 それらの最も外側の電子殻はすでにいっぱいであるため、それらは他のガスと反応しません。
原子間の結合を切断するとエネルギーが消費され、新しい結合を形成するとエネルギーが放出されます。 2つの原子の組み合わせが個々の原子よりもエネルギーが低い場合、これらの原子が形成する化合物は安定しています。 熱力学を使用して、このような反応が発生するかどうかを予測できます。
エントロピ
エントロピーは無秩序の尺度です。 熱力学の第二法則は、閉鎖系のエントロピーは決して減少しないと考えています。 反応がシステムとその周辺の総エントロピーを増加させる場合、反応は自発的になります。 自発的ではない反応は、自発的反応と組み合わされた場合、またはシステムで作業を行った結果としてのみ発生します（つまり、エネルギーを消費することによって、正味のエントロピーが増加します）。 その結果、宇宙の総エントロピーは常に増加します。
例として、あなたの体は、エネルギーを放出し、総エントロピー（例えば、グルコース代謝）の大幅な増加を引き起こす反応を使用して、自発的ではない反応（例えば、タンパク質合成）に力を与えます。
総エントロピーを測定するのは難しいので、化学者は反応が自発的であるかどうかを計算することによって予測します ギブズの自由エネルギーは、一定の圧力での反応によって吸収される熱から温度を引いたものに、システムのエントロピーの変化を掛けたものとして定義されています。 負のギブズ自由エネルギーは、自発的な反応を示します。
平衡
反応が自発的であるという事実は、必ずしもそれが急速に起こることを意味するわけではありません。 ダイヤモンドの炭素原子間の反応は自発的ですが、これらの反応は非常に遅いため、ダイヤモンドは非常に長持ちします。
反応は平衡状態に達することもあります。 2つの反対の反応が同じ速度で発生する場合、生成物または反応物の量の正味の増加はありません。 これらすべての要因-反応によって引き起こされるエントロピーの変化、反応の動力学、および 反応の平衡点-反応が起こるかどうか、そしてそれが何をするかを決定する上で重要です のように見える。