Cheminių reakcijų metu jungtys, laikančios molekules kartu, suyra ir suformuoja naujus ryšius, pertvarkydamos atomus į skirtingas medžiagas. Kiekvienam ryšiui reikia atskiro energijos kiekio, kad jis nutrūktų arba susiformuotų; be šios energijos reakcija negali vykti, o reagentai išlieka tokie, kokie buvo. Kai reakcija bus baigta, ji galėjo paimti energiją iš supančios aplinkos arba įdėti į ją daugiau energijos.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Cheminės reakcijos sulaužo ir pertvarko molekules laikančius ryšius.
Cheminių jungčių tipai
Cheminės jungtys yra elektros jėgų ryšuliai, laikantys atomus ir molekules kartu. Chemija apima keletą skirtingų rūšių ryšių. Pavyzdžiui, vandenilio jungtis yra gana silpna trauka, susijusi su vandenilį turinčia molekule, pavyzdžiui, vandeniu. Vandenilio ryšys lemia snaigių formą ir kitas vandens molekulių savybes. Kovalentiniai ryšiai susidaro, kai atomai dalijasi elektronais, o gautas derinys yra chemiškai stabilesnis, nei patys atomai. Metalo ryšiai atsiranda tarp metalo atomų, tokių kaip varis cente. Metale esantys elektronai lengvai juda tarp atomų; tai daro metalus gerais elektros ir šilumos laidininkais.
Energijos taupymas
Visose cheminėse reakcijose energija yra išsaugoma; ji nėra nei sukurta, nei sunaikinta, bet kyla iš jau egzistuojančių ryšių ar aplinkos. Energijos taupymas yra nusistovėjęs fizikos ir chemijos dėsnis. Kiekvienos cheminės reakcijos metu turite atsižvelgti į aplinkoje esančią energiją, reagentų ryšius, produktų ryšius, produktų ir aplinkos temperatūrą. Bendra energija, esanti prieš ir po reakcijos, turi būti vienoda. Pavyzdžiui, kai automobilio variklis degina benziną, reakcija sujungia benziną su deguonimi ir susidaro anglies dioksidas ir kiti produktai. Tai nesukuria energijos iš oro; jis išskiria energiją, sukauptą molekulių jungtyse benzine.
Endoterminis vs. Egzoterminės reakcijos
Kai stebėsite cheminės reakcijos energiją, sužinosite, ar reakcija išskiria šilumą, ar ją sunaudoja. Ankstesniame benzino deginimo pavyzdyje reakcija išskiria šilumą ir padidina jo aplinkos temperatūrą. Kitos reakcijos, pavyzdžiui, valgomosios druskos ištirpinimas vandenyje, sunaudoja šilumą, todėl ištirpus druskai vandens temperatūra yra šiek tiek žemesnė. Chemikai šilumą gaminančias reakcijas vadina egzoterminėmis, o šilumą vartojančios - endoterminėmis. Kadangi endoterminėms reakcijoms reikia šilumos, jos negali vykti, nebent reakcijai prasidėjus yra pakankamai šilumos.
Aktyvinimo energija: prasideda reakcija
Kai kurioms reakcijoms, net ir egzoterminėms, reikia energijos, kad tik pradėtumėte. Chemikai tai vadina aktyvacijos energija. Tai panašu į energijos kalvą, į kurią molekulės turi įkopti, kol reakcija įsijungia; jam prasidėjus, lengva nusileisti į kalną. Grįžtant prie degančio benzino pavyzdžio, automobilio variklis pirmiausia turi sukelti kibirkštį; be jo benzinui nutinka nedaug. Kibirkštis suteikia benzino jungimosi su deguonimi aktyvacijos energiją.
Katalizatoriai ir fermentai
Katalizatoriai yra cheminės medžiagos, mažinančios reakcijos aktyvacijos energiją. Pavyzdžiui, platina ir panašūs metalai yra puikūs katalizatoriai. Automobilio išmetimo sistemos katalizatoriaus viduje yra toks katalizatorius kaip platina. Kai pro ją praeina išmetamosios dujos, katalizatorius padidina kenksmingų anglies monoksido ir azoto junginių chemines reakcijas, paversdamas jas saugesnėmis. Kadangi reakcijos nenaudoja katalizatoriaus, katalizatorius gali atlikti savo darbą daugelį metų. Biologijoje fermentai yra molekulės, kurios katalizuoja chemines reakcijas gyvuose organizmuose. Jie telpa į kitas molekules, todėl reakcijos gali vykti lengviau.
