Cheminės reakcijos nutraukia esamas molekulines chemines jungtis ir dėl to susidaro naujos jungtys. Tipiškos cheminės reakcijos apima degimą, redukciją ir nusodinimą. Vykstant šioms cheminėms reakcijoms, pradinės molekulės suyra ir suformuoja naujus ryšius, kad gautųsi skirtingos medžiagos. Kartais pakanka sujungti dvi medžiagas, kad prasidėtų cheminė reakcija, tačiau dažnai reikalingas išorinis dirgiklis, pavyzdžiui, medžiagų kaitinimas. Kiekviena cheminė reakcija yra kompleksinė molekulinės traukos, energijos lygio ir išorės įtakos sąveika.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Cheminės reakcijos sukuria ir nutraukia cheminius ryšius tarp molekulių, todėl cheminės reakcijos produktuose atsiranda naujų medžiagų. Cheminės reakcijos gali atsirasti savaime arba gali reikalauti išorinio veiksnio, pavyzdžiui, energijos įvedimo. Nutrūkę cheminiai ryšiai sugeria energiją, o užmezgę naujus ryšius, išsiskiria energija, o bendra cheminė reakcija yra endoterminė arba egzoterminė.
Cheminės jungtys ir energijos lygis
Visų cheminių reakcijų pagrindas yra ryšių nutrūkimas arba skaidymas ir ryšių sukūrimas arba sintezė. Skilimui reikia energijos, nes cheminės jungtys iš pradžių yra stabilios, o joms suskaidyti reikalinga energija. Jungties molekulių energijos lygis yra žemesnis nei laisvųjų molekulių; energijos pridėjimas leidžia jiems išsivaduoti.
Sintezė išskiria energiją, nes molekulės susijungia, kad susidarytų stabili konfigūracija, todėl atsisako energijos. Susietų molekulių energijos lygis yra mažesnis nei laisvų molekulių ir jos laikomos naujoje jungtyje.
Bendra cheminė reakcija, nutraukianti ryšius ir suformuojanti naujas, gali būti endoterminė (sugerianti šilumą) arba egzoterminė (išskirianti šilumą), priklausomai nuo to, kiek energijos sugeria ir pagamina skaidant ir sintezuojant reakcijos. Kai kurios reakcijos iš viso gamina šilumą, o kitos arba sugeria šilumą iš savo aplinkos, arba reakcijai užbaigti reikia pridėti išorinę šilumą. Normaliomis sąlygomis esant stabiliai aplinkai, norint pradėti cheminę reakciją, reikia išorinio dirgiklio.
Endoterminės reakcijos
Kadangi norint nutraukti cheminius ryšius ir pradėti chemines reakcijas reikia energijos, savaime įvyksta nedaug endoterminių reakcijų. Procesas paprastai reikalauja energijos, kad pradėtų reakciją ir ją palaikytų. Net ir reakcijoms, kurios apskritai yra egzoterminės, pradžioje gali prireikti energijos, kad nutrūktų kai kurie ryšiai.
Skilimo reakcijos yra paprastos endoterminės reakcijos ir reikalauja energijos. Pavyzdžiui, kaitinant gyvsidabrio oksidą susidaro gyvsidabris ir deguonis. Sudėtingesnės endoterminės reakcijos gali vykti, jei jos gali panaudoti šilumą iš savo aplinkos. Pvz., Kietosios medžiagos bario hidroksidas ir amonio chloridas endoterminės reakcijos metu kambario temperatūroje reaguoja gamindami bario chloridą ir amoniaką daug šaltesnėje temperatūroje. Reakcija ima šilumą iš pačių medžiagų, jų indo ir aplinkos oro.
Egzoterminės reakcijos
Reakcijos, kurios sukelia šilumos perteklių, yra dažnesnės, nes jos paprastai būna savarankiškos. Sintezės reakcijos gamina šilumą, todėl joms tęsti nereikia išorinio šilumos šaltinio. Pavyzdžiui, į vandenį įpylus nedidelį natrio kiekį, sprogstamosios egzoterminės reakcijos metu susidaro natrio hidroksidas ir vandenilis. Reakcija prasideda savaime ir tęsiasi tol, kol bus sunaudotas vienas iš reagentų. Paprastai jis gamina tiek šilumos, kad vandenilis degina oro deguonį, kad susidarytų vanduo.
Kompleksinėms reakcijoms, kurios priklauso nuo cheminių ryšių nutrūkimo ir susidarymo, norint pradėti, dažnai reikia išorinės energijos sąnaudų, tačiau jos savaime išsilaiko. Pvz., Deginant angliavandenilius, reikia šilumos šaltinio, kad nutrūktų kelios pirmosios jungtys. Paprastai medžiagoms, kuriose yra angliavandenilių, pavyzdžiui, medienai ar mazutui, reikia degtuko ar kibirkšties, kad suskaidytų kai kuriuos ryšius. Pradėjus formuotis naujoms jungtims su šilumos gamyba, reakcija tęsiasi, susidaro anglies dioksidas ir vandens garai.
Daugelis įprastų pramoninių ir komercinių procesų priklauso nuo cheminių reakcijų, ypač egzoterminių, savaime išsilaikančių. Kiek jie yra naudingi ir kiek dirba, priklauso nuo reaguojančių medžiagų rūšių ir lūžiančių bei reformuojančių cheminių jungčių.