화학 반응은 두 물질이 상호 작용하여 새로운 화합물이나 분자를 형성 할 때 발생합니다. 이러한 과정은 본질적으로 어디에나 있으며 삶에 필수적입니다. 예를 들어 NASA의 생명에 대한 작업 정의는이를 "자립형 화학 시스템 다윈의 진화가 가능합니다. "화학 반응이 언제 그리고 나오다.
충돌
두 분자가 올바른 방향과 충분한 힘으로 충돌하면 화학 반응이 발생할 수 있습니다. 그러나 모든 충돌이 반응을 일으키는 것은 아닙니다. 원 자나 분자는 재결합하여 새로운 화합물을 형성 할 수 있어야합니다. 예를 들어, 헬륨 원자는 불활성입니다. 가장 바깥 쪽 전자 껍질이 이미 가득 차 있기 때문에 다른 가스와 반응하지 않습니다.
원자 사이의 결합을 끊으면 에너지가 소모되고 새로운 결합을 형성하면 에너지가 방출됩니다. 두 원자의 조합이 개별 원자보다 에너지가 낮 으면 이러한 원자가 형성하는 화합물은 안정적입니다. 열역학을 사용하여 그러한 반응이 발생할지 여부를 예측할 수 있습니다.
엔트로피
엔트로피는 무질서의 척도입니다. 열역학 제 2 법칙은 닫힌 시스템의 엔트로피가 결코 감소 할 수 없다고 주장합니다. 반응이 시스템과 그 주변의 전체 엔트로피를 증가 시키면 반응은 자발적 일 것입니다. 자발적이지 않은 반응은 자발적 반응과 결합 될 때 또는 시스템에서 작업을 수행 한 결과로만 발생합니다 (즉, 에너지를 소비하여 순 엔트로피가 증가 함). 결과적으로 우주의 총 엔트로피는 항상 증가합니다.
예를 들어, 신체는 에너지를 방출하고 총 엔트로피 (예: 포도당 대사)를 크게 증가시키는 반응을 사용하여 자발적이지 않은 반응 (예: 단백질 합성)을 강화합니다.
총 엔트로피는 측정하기 어렵 기 때문에 화학자들은 다음을 계산하여 반응이 자발적인지 여부를 예측합니다. 깁스 자유 에너지, 그들은 일정한 압력에서 온도를 뺀 반응에 의해 흡수되는 열로 정의되며 시스템의 엔트로피 변화를 곱했습니다. 깁스 자유 에너지가 음수이면 자발적인 반응을 나타냅니다.
평형
반응이 자발적이라는 사실이 항상 빠르게 발생한다는 것을 의미하지는 않습니다. 다이아몬드의 탄소 원자 사이의 반응은 자발적이지만 이러한 반응은 너무 느려 다이아몬드가 매우 오래 지속됩니다.
반응은 또한 평형 상태에 도달 할 수 있습니다. 두 개의 반대 반응이 동일한 속도로 발생하면 생성물 또는 반응물의 양이 증가하지 않습니다. 이러한 모든 요소-반응으로 인한 엔트로피의 변화, 반응의 동역학 및 반응의 평형 점-반응이 발생할지 여부와 그 결과를 결정하는 데 중요합니다. 처럼 보입니다.