Tā kā tas ir enerģijas veids, siltumam ir vairākas svarīgas lomas ķīmiskajās reakcijās. Dažos gadījumos reakciju sākšanai nepieciešams siltums; piemēram, nometnes ugunsgrēks prasa sērkociņu un iekuršanu, lai to sāktu. Reakcijas patērē vai ražo siltumu atkarībā no iesaistītajām ķīmiskajām vielām. Siltums nosaka arī ātrumu, kādā notiek reakcijas, un to, vai tās virzās uz priekšu vai atpakaļ.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Parasti siltums palīdzēs paātrināt ķīmisko reakciju vai izraisīt ķīmisku reakciju, kas citādi nevarētu notikt.
Endotermiskās un eksotermiskās reakcijas
Daudzas pazīstamas ķīmiskas reakcijas, piemēram, ogļu dedzināšana, rūsējošs un eksplodējošs šaujampulveris, izdala siltumu; ķīmiķi šīs reakcijas sauc par eksotermiskām. Tā kā reakcijas izdala siltumu, tās paaugstina apkārtējās vides temperatūru. Citas reakcijas, piemēram, slāpekļa un skābekļa apvienošana, veidojot slāpekļa oksīdu, uzņem siltumu, samazinot apkārtējās vides temperatūru. Tā kā tie izvelk siltumu no savas vides, šīs reakcijas ir endotermiskas. Daudzas reakcijas gan patērē, gan ražo siltumu, bet, ja rezultāts ir siltuma atdošana, reakcija ir eksotermiska; pretējā gadījumā tas ir endotermisks.
Siltums un molekulārā kinētiskā enerģija
Siltuma enerģija izpaužas kā nejaušas molekulu kustības matērijā; paaugstinoties vielas temperatūrai, tās molekulas vibrē un atsitās ar lielāku enerģiju un ar lielāku ātrumu. Noteiktā temperatūrā vibrācijas pārvar spēkus, kas liek molekulām pielipt viena otrai, liekot cietajām vielām izkausēt šķidrumos un šķidrumiem vārīties gāzēs. Gāzes reaģē uz siltumu, palielinoties spiedienam, kad molekulas ar lielāku spēku saduras pret savu trauku.
Arrhenius vienādojums
Matemātiskā formula, ko sauc par Arrhenius vienādojumu, saista ķīmiskās reakcijas ātrumu ar tā temperatūru. Pie absolūtas nulles - teorētiskas temperatūras, kuru nevar sasniegt reālās dzīves laboratorijas apstākļos, siltuma pilnīgi nav un ķīmiskās reakcijas nav. Palielinoties temperatūrai, notiek reakcijas. Parasti augstāka temperatūra nozīmē ātrāku reakcijas ātrumu; molekulām pārvietojoties ātrāk, reaģentu molekulas, visticamāk, mijiedarbojas, veidojot produktus.
Le Chatelier princips un karstums
Dažas ķīmiskās reakcijas ir atgriezeniskas: reaģenti apvienojas, veidojot produktus, un produkti pārkārtojas par reaģentiem. Viens virziens atbrīvo siltumu, bet otrs to patērē. Kad reakcija var notikt jebkurā gadījumā ar vienādu varbūtību, ķīmiķi saka, ka tā ir līdzsvarā. Le Chatelier princips nosaka, ka reakcijām līdzsvarā, pievienojot vairāk reaģentu maisījumam, reakcija uz priekšu ir iespējamāka, bet reversa - mazāk. Un otrādi, pievienojot vairāk produktu, pretējā reakcija ir ticamāka. Eksotermiskai reakcijai siltums ir produkts; ja līdzsvara stāvoklī eksotermiskai reakcijai pievienojat siltumu, jūs drīzāk veicat reverso reakciju.