Siden det er en form for energi, spiller varme flere viktige roller i kjemiske reaksjoner. I noen tilfeller trenger reaksjonene varme for å begynne; for eksempel krever en leirbål en kamp og tenning for å få den i gang. Reaksjonene forbruker varme eller produserer den avhengig av kjemikaliene som er involvert. Varme bestemmer også hastigheten reaksjonene oppstår, og om de går fremover eller bakover.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Generelt vil varme bidra til å øke hastigheten på en kjemisk reaksjon, eller drive en kjemisk reaksjon som ellers ikke vil kunne oppstå.
Endotermiske og eksoterme reaksjoner
Mange kjente kjemiske reaksjoner, som forbrenning av kull, rusting og eksploderende krutt, gir varme; kjemikere kaller disse reaksjonene for eksoterme. Fordi reaksjoner frigjør varme, øker de omgivelsestemperaturen. Andre reaksjoner, for eksempel å kombinere nitrogen og oksygen for å danne nitrogenoksid, tar inn varme og reduserer omgivelsestemperaturen. Når de fjerner varmen fra omgivelsene, er disse reaksjonene endotermiske. Mange reaksjoner både forbruker og produserer varme, men hvis nettoresultatet er å avgi varme, er reaksjonen eksoterm; ellers er det endotermisk.
Varme og molekylær kinetisk energi
Varmeenergi manifesterer seg som tilfeldige støtende bevegelser av molekyler i materie; når temperaturen på et stoff øker, vibrerer molekylene og spretter med mer energi og i raskere hastigheter. Ved visse temperaturer overvinner vibrasjonene kreftene som får molekyler til å holde seg til hverandre, noe som får faste stoffer til å smelte til væsker og væske til å koke til gasser. Gasser reagerer på varme med økt trykk når molekyler kolliderer med beholderen med større kraft.
Arrhenius ligning
En matematisk formel kalt Arrhenius-ligningen knytter hastigheten til en kjemisk reaksjon til temperaturen. Ved absolutt null, en teoretisk temperatur som ikke kan oppnås i virkelige laboratorieinnstillinger, er varmen helt fraværende og kjemiske reaksjoner er ikke eksisterende. Når temperaturen øker, finner reaksjonene sted. Generelt betyr høyere temperaturer raskere reaksjonshastigheter; når molekyler beveger seg raskere, er det mer sannsynlig at reaktantmolekyler interagerer og danner produkter.
Le Chateliers prinsipp og varme
Noen kjemiske reaksjoner er reversible: Reaktanter kombineres for å danne produkter, og produkter omorganiserer seg til reaktanter. Den ene retningen frigjør varme og den andre bruker den. Når en reaksjon kan skje på en eller annen måte med lik sannsynlighet, sier kjemikere at den er i likevekt. Le Chateliers prinsipp sier at for reaksjoner i likevekt, å legge til flere reaktanter i blandingen gjør fremoverreaksjonen mer sannsynlig og omvendt mindre. Omvendt, å legge til flere produkter gjør omvendt reaksjon mer sannsynlig. For en eksoterm reaksjon er varme et produkt; Hvis du tilfører varme til en eksoterm reaksjon i likevekt, gjør du omvendt reaksjon mer sannsynlig.