Kjemiske reaksjoner bryter eksisterende molekylære kjemiske bindinger, og nye bindinger dannes som et resultat. Typiske kjemiske reaksjoner inkluderer forbrenning, reduksjon og nedbør. Under disse kjemiske reaksjonene bryter de opprinnelige molekylene fra hverandre og danner nye bindinger for å produsere forskjellige materialer. Noen ganger er det nok å bringe to stoffer sammen for at en kjemisk reaksjon skal begynne, men ofte kreves det en ekstern stimulans som oppvarming av stoffene. Hver kjemiske reaksjon er en kompleks interaksjon av molekylær tiltrekning, energinivåer og ytre påvirkninger.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Kjemiske reaksjoner lager og bryter de kjemiske bindingene mellom molekyler, noe som resulterer i nye materialer som produktene til den kjemiske reaksjonen. Kjemiske reaksjoner kan oppstå spontant eller kreve en utvendig utløser, for eksempel energiinngang. Å bryte kjemiske bindinger absorberer energi, mens nye bindinger frigjør energi, med den samlede kjemiske reaksjonen endoterm eller eksoterm.
Kjemiske obligasjoner og energinivåer
Grunnlaget for alle kjemiske reaksjoner er bryting av bindinger, eller nedbrytning, og dannelse av bindinger, eller syntese. Nedbrytning krever energi fordi de kjemiske bindingene i utgangspunktet er stabile, og det kreves energi for å bryte dem fra hverandre. Molekylene i bindingen har et lavere energinivå enn frie molekyler; legge til energi gjør at de kan bryte seg fri.
Syntese frigjør energi fordi molekylene binder for å danne en stabil konfigurasjon og derfor gir opp energi. De bundne molekylene har et lavere energinivå enn frie molekyler og holdes i den nye bindingen.
En generell kjemisk reaksjon som bryter bindinger og danner nye kan være endoterm (absorberende varme) eller eksoterm (frigjør varme), avhengig av hvor mye energi som absorberes og produseres ved spaltning og syntese reaksjoner. Noen reaksjoner produserer varme generelt, mens andre enten absorberer varme fra omgivelsene eller krever tilsetning av utvendig varme for å fullføre reaksjonen. Under normale forhold i stabile omgivelser trenger en kjemisk reaksjon en ytre stimulans for å starte.
Endotermiske reaksjoner
Fordi det tar energi å bryte kjemiske bindinger og starte kjemiske reaksjoner, er det få endotermiske reaksjoner som skjer av seg selv. Prosessen tar vanligvis en energiinngang for å starte reaksjonen og for å opprettholde den. Selv reaksjoner som er eksoterme generelt, kan trenge et energitilførsel i begynnelsen for å bryte noen av bindingene.
Nedbrytningsreaksjoner er enkle endotermiske reaksjoner og krever energiinngang. For eksempel produserer kvikksølvoksid oppvarming av kvikksølv og oksygen. Endotermiske reaksjoner som er mer kompliserte kan finne sted hvis de kan bruke varme fra omgivelsene. For eksempel reagerer de faste stoffene bariumhydroksyd og ammoniumklorid i en endoterm reaksjon ved romtemperatur for å produsere bariumklorid og ammoniakk ved en mye kaldere temperatur. Reaksjonen tar varme fra selve materialene, beholderen og omgivelsesluften.
Eksoterme reaksjoner
Reaksjoner som genererer et overskudd av varme generelt er mer vanlige fordi de pleier å være selvbærende. Syntese-reaksjoner produserer varme, slik at de ikke trenger en ekstern varmekilde for å fortsette. For eksempel gir tilsetning av en liten mengde natrium til vann natriumhydroksid og hydrogen i en eksplosiv eksoterm reaksjon. Reaksjonen starter spontant og fortsetter til en av reaktantene er oppbrukt. Det produserer vanligvis så mye varme at hydrogenet brenner med luftens oksygen for å danne vann.
Komplekse reaksjoner som er avhengige av både å bryte og danne kjemiske bindinger, trenger ofte en ekstern energiinngang for å starte, men er da selvbærende. For eksempel krever forbrenning av hydrokarboner en varmekilde for å bryte de første få bindingene. Vanligvis trenger materialer som inneholder hydrokarboner, som tre eller fyringsolje, en fyrstikk eller en gnist for å spalte noen av bindingene. Når dannelsen av nye bindinger med varmeproduksjonen starter, fortsetter reaksjonen og produserer karbondioksid og vanndamp.
Mange vanlige industrielle og kommersielle prosesser er avhengige av kjemiske reaksjoner, spesielt eksoterme selvbærende. Hvor nyttige de er og hvor mye arbeid de gjør, avhenger av hva slags materialer som reagerer og de kjemiske bindingene som bryter og reformerer.