Hva som skjer med kjemiske obligasjoner under kjemiske reaksjoner

Under kjemiske reaksjoner brytes bindingene som holder molekyler sammen og danner nye bindinger, og omorganiserer atomer til forskjellige stoffer. Hver binding krever en distinkt mengde energi for å bryte eller formes; uten denne energien kan ikke reaksjonen finne sted, og reaktantene forblir som de var. Når en reaksjon er ferdig, kan den ha tatt energi fra omgivelsene, eller lagt mer energi i den.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Kjemiske reaksjoner bryter og reformerer bindingene som holder molekyler sammen.

Kjemiske bindinger er bunter av elektriske krefter som holder atomer og molekyler sammen. Kjemi involverer flere forskjellige typer bindinger. For eksempel er hydrogenbindingen en relativt svak tiltrekningskraft som involverer et hydrogenbærende molekyl, slik som vann. Hydrogenbindingen utgjør formen på snøflak og andre egenskaper til vannmolekyler. Kovalente bindinger dannes når atomer deler elektroner, og den resulterende kombinasjonen er mer kjemisk stabil enn atomer er i seg selv. Metallbindinger oppstår mellom atomer av metall, slik som kobber i en krone. Elektronene i metall beveger seg lett mellom atomer; dette gjør metaller til gode ledere av elektrisitet og varme.

I alle kjemiske reaksjoner er energi bevart; den er verken skapt eller ødelagt, men kommer fra båndene som allerede eksisterer eller miljøet. Bevaring av energi er en veletablert lov for fysikk og kjemi. For hver kjemisk reaksjon må du redegjøre for energien som er tilstede i miljøet, bindingen av reaktantene, bindingen av produktene og temperaturen til produktene og miljøet. Den totale energien som er tilstede før og etter reaksjonen, må være den samme. For eksempel, når en bilmotor brenner bensin, kombinerer reaksjonen bensinen med oksygen for å danne karbondioksid og andre produkter. Det skaper ikke energi fra tynn luft; den frigjør energien som er lagret i bindingen av molekyler i bensinen.

Når du holder orden på energien i en kjemisk reaksjon, vil du finne ut om reaksjonen frigjør varme eller forbruker den. I forrige eksempel på forbrenning av bensin frigjør reaksjonen varme og øker temperaturen i omgivelsene. Andre reaksjoner, som å løse bordsalt i vann, forbruker varme, slik at temperaturen på vannet er litt lavere etter at saltet er oppløst. Kjemikere kaller varmeproduserende reaksjoner eksoterme, og varmekrevende reaksjoner er endotermiske. Fordi endotermiske reaksjoner krever varme, kan de ikke finne sted med mindre nok varme er tilstede når reaksjonen starter.

Noen reaksjoner, til og med eksoterme, krever energi bare for å komme i gang. Kjemikere kaller dette aktiveringsenergien. Det er som en energibakke molekylene må klatre før reaksjonen settes i gang; etter at den starter, er det lett å gå nedoverbakke. Når vi går tilbake til eksemplet med forbrenning av bensin, må bilmotoren først utløse en gnist; uten det skjer det ikke mye med bensinen. Gnisten gir aktiveringsenergien for bensinen å kombinere med oksygen.

Katalysatorer er kjemiske stoffer som reduserer aktiveringsenergien til en reaksjon. Platina og lignende metaller er for eksempel utmerkede katalysatorer. Katalysatoren i bilens eksosanlegg har en katalysator som platina inni. Når eksosgasser passerer gjennom den, øker katalysatoren kjemiske reaksjoner i skadelige karbonmonoksid- og nitrogenforbindelser, og gjør dem til tryggere utslipp. Fordi reaksjoner ikke bruker en katalysator, kan en katalysator gjøre jobben sin i mange år. I biologi er enzymer molekyler som katalyserer kjemiske reaksjoner i levende organismer. De passer inn i andre molekyler slik at reaksjonene kan finne sted lettere.