Ķīmisko reakciju laikā saites, kas satur molekulas kopā, sadalās un veido jaunas saites, pārkārtojot atomus dažādās vielās. Katrai saitei ir nepieciešams atšķirīgs enerģijas daudzums, lai vai nu pārtrauktu, vai izveidotos; bez šīs enerģijas reakcija nevar notikt, un reaģenti paliek tādi, kādi tie bija. Kad reakcija ir beigusies, tā, iespējams, ir paņēmusi enerģiju no apkārtējās vides vai ielikusi tajā vairāk enerģijas.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Ķīmiskās reakcijas pārtrauc un pārveido saites, kas satur molekulas kopā.
Ķīmisko saišu veidi
Ķīmiskās saites ir elektrisko spēku saišķi, kas satur kopā atomus un molekulas. Ķīmija ietver vairākas dažādas saites. Piemēram, ūdeņraža saite ir samērā vāja piesaiste, kurā iesaistīta ūdeņradi saturoša molekula, piemēram, ūdens. Ūdeņraža saite nosaka sniegpārslu formu un citas ūdens molekulu īpašības. Kovalentās saites veidojas, kad atomiem ir kopīgi elektroni, un iegūtā kombinācija ir ķīmiski noturīgāka nekā atomi paši par sevi. Metāla saites rodas starp metāla atomiem, piemēram, vara santīmā. Elektroni metālā viegli pārvietojas starp atomiem; tas padara metālus par labiem elektrības un siltuma vadītājiem.
Enerģijas saglabāšana
Visās ķīmiskajās reakcijās enerģija tiek saglabāta; tas nav nedz izveidots, nedz iznīcināts, bet nāk no jau pastāvošajām saitēm vai apkārtējās vides. Enerģijas saglabāšana ir vispāratzīts fizikas un ķīmijas likums. Par katru ķīmisko reakciju jums jāņem vērā vidē esošā enerģija, reaģentu saites, produktu saites, kā arī produktu un vides temperatūra. Kopējai enerģijai, kas atrodas pirms un pēc reakcijas, jābūt vienādai. Piemēram, kad automašīnas dzinējs sadedzina benzīnu, reakcijā benzīns tiek savienots ar skābekli, veidojot oglekļa dioksīdu un citus produktus. Tas nerada enerģiju no zila gaisa; tas atbrīvo enerģiju, kas uzkrāta benzīna molekulu saitēs.
Endotermiskā vs. Eksotermiskās reakcijas
Sekojot enerģijai ķīmiskajā reakcijā, jūs uzzināsiet, vai reakcija izdala siltumu vai to patērē. Iepriekšējā benzīna dedzināšanas piemērā reakcija izdala siltumu un paaugstina apkārtējās vides temperatūru. Citas reakcijas, piemēram, galda sāls šķīdināšana ūdenī, patērē siltumu, tāpēc pēc sāls izšķīdināšanas ūdens temperatūra ir nedaudz zemāka. Ķīmiķi siltumu radošās reakcijas sauc par eksotermiskām, bet siltumu patērējošās - par endotermiskām. Tā kā endotermiskām reakcijām ir nepieciešams siltums, tās nevar notikt, ja reakcijas sākumā nav pietiekami daudz siltuma.
Aktivizācijas enerģija: Reakcijas sākšana
Dažas reakcijas, pat eksotermiskas, prasa enerģiju, lai sāktu darbu. Ķīmiķi to sauc par aktivācijas enerģiju. Tas ir kā enerģijas kalns, kurā molekulām jākāpj, pirms reakcija tiek iedarbināta; pēc tam, kad tas sākas, iet uz leju ir viegli. Atgriežoties pie benzīna dedzināšanas piemēra, automašīnas motoram vispirms jāizdara dzirksts; bez tā ar benzīnu nenotiek daudz. Dzirkstele nodrošina aktivizācijas enerģiju benzīnam, kas savienojas ar skābekli.
Katalizatori un fermenti
Katalizatori ir ķīmiskas vielas, kas samazina reakcijas aktivācijas enerģiju. Piemēram, platīns un tamlīdzīgi metāli ir lieliski katalizatori. Automašīnas izplūdes sistēmas katalizatorā iekšpusē ir tāds katalizators kā platīns. Kad izplūdes gāzes iet caur to, katalizators pastiprina ķīmiskās reakcijas kaitīgos oglekļa monoksīda un slāpekļa savienojumos, pārvēršot tos drošākos izmešos. Tā kā reakcijas neizmanto katalizatoru, katalizators var paveikt savu darbu daudzus gadus. Bioloģijā fermenti ir molekulas, kas katalizē ķīmiskās reakcijas dzīvajos organismos. Tie iekļaujas citās molekulās, tāpēc reakcijas var notikt vieglāk.
