Cheminės reakcijos įvyksta, kai dvi medžiagos sąveikauja ir sukuria naujus junginius ar molekules. Šie procesai yra visuotinio pobūdžio ir yra būtini gyvenimui; Pavyzdžiui, NASA gyvenimo apibrėžimas apibūdina tai kaip „savarankišką cheminę sistemą galintis darvino evoliuciją. "Keli veiksniai lemia, kada ir ar bus cheminė reakcija atsirasti.
Susidūrimai
Kai dvi molekulės susiduria su tinkama orientacija ir pakankama jėga, gali įvykti cheminė reakcija. Tačiau ne visi susidūrimai sukelia reakcijas; atomai ar molekulės turi sugebėti rekombinuotis ir sudaryti naujus junginius. Pavyzdžiui, helio atomai yra inertiški; jie nereaguos su kitomis dujomis, nes jų atokiausias elektronų apvalkalas jau yra pilnas.
Nutraukiant ryšius tarp atomų, energija užimama, o formuojant naujas jungtis, energija išsiskiria. Jei dviejų atomų derinys turi mažesnę energiją nei atskiri atomai, junginys, kurį sudaro šie atomai, yra stabilus. Mes galime naudoti termodinamiką, norėdami numatyti, ar įvyks tokia reakcija.
Entropija
Entropija yra sutrikimo matas. Antrasis termodinamikos dėsnis teigia, kad uždaros sistemos entropija niekada negali sumažėti. Jei reakcija padidina bendrą sistemos ir jos aplinkos entropiją, reakcija bus spontaniška. Reakcijos, kurios nėra savaiminės, įvyksta tik kartu su spontaniška reakcija arba dėl sistemos darbo atlikimo (t. Y. Išeikvojant energiją, dėl kurios padidėja grynoji entropija). Vadinasi, visatos visuma entropija visada didėja.
Pavyzdžiui, jūsų kūnas valdo reakcijas, kurios nėra spontaniškos (pvz., Baltymų sintezė), naudojant reakcijas, kurios išskiria energiją ir sukelia didelį bendros entropijos padidėjimą (pvz., Gliukozės apykaitą).
Visą entropiją sunku išmatuoti, todėl chemikai apskaičiuodami, ar reakcijos bus spontaniškos, prognozuoja Gibso laisva energija, kurią jie apibrėžia kaip šilumą, sugeriamą reakcijos esant pastoviam slėgiui, atėmus temperatūrą, padaugino sistemos entropijos pokytį. Neigiama Gibbso laisva energija rodo spontanišką reakciją.
Pusiausvyra
Tai, kad reakcija yra spontaniška, ne visada reiškia, kad ji vyksta greitai. Deimanto anglies atomų reakcijos yra spontaniškos, tačiau šios reakcijos yra tokios lėtos, kad deimantai trunka labai ilgai.
Reakcijos taip pat gali pasiekti pusiausvyros būseną; kai vyksta dvi priešingos reakcijos vienodu greičiu, produkto ar reaguojančių medžiagų grynasis padidėjimas nėra. Visi šie veiksniai - entropijos pokytis, kurį sukelia reakcija, reakcijos kinetika ir pusiausvyros reakcijos taškas - yra svarbūs nustatant, ar reakcija įvyks ir kokia ji bus atrodyti kaip.