Ponieważ jest to forma energii, ciepło odgrywa wiele ważnych ról w reakcjach chemicznych. W niektórych przypadkach do rozpoczęcia reakcji potrzebne jest ciepło; na przykład ognisko wymaga zapałki i podpałki, aby się rozpalić. Reakcje zużywają ciepło lub wytwarzają je w zależności od zaangażowanych chemikaliów. Ciepło określa również prędkość, z jaką zachodzą reakcje i czy przebiegają w kierunku do przodu, czy do tyłu.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Ogólnie rzecz biorąc, ciepło pomoże przyspieszyć reakcję chemiczną lub wywoła reakcję chemiczną, która inaczej nie mogłaby zajść.
Reakcje endotermiczne i egzotermiczne
Wiele znanych reakcji chemicznych, takich jak spalanie węgla, rdzewienie i wybuchanie prochu, wydziela ciepło; chemicy nazywają te reakcje egzotermicznymi. Ponieważ reakcje uwalniają ciepło, zwiększają temperaturę otoczenia. Inne reakcje, takie jak łączenie azotu i tlenu w celu wytworzenia tlenku azotu, pochłaniają ciepło, obniżając temperaturę otoczenia. Ponieważ usuwają ciepło ze swojego otoczenia, reakcje te są endotermiczne. Wiele reakcji zarówno zużywa, jak i wytwarza ciepło, ale jeśli wynikiem netto jest wydzielanie ciepła, reakcja jest egzotermiczna; w przeciwnym razie jest endotermiczny.
Energia cieplna i molekularna energia kinetyczna
Energia cieplna objawia się jako przypadkowe ruchy molekuł w materii; wraz ze wzrostem temperatury substancji jej cząsteczki wibrują i odbijają się z większą energią iz większą prędkością. W pewnych temperaturach wibracje pokonują siły, które powodują, że cząsteczki sklejają się ze sobą, powodując stopienie ciał stałych w ciecze i wrzenie cieczy w gazy. Gazy reagują na ciepło wzrostem ciśnienia, gdy cząsteczki zderzają się z pojemnikiem z większą siłą.
Równanie Arrheniusa
Wzór matematyczny zwany równaniem Arrheniusa łączy szybkość reakcji chemicznej z jej temperaturą. W temperaturze zera absolutnego, czyli teoretycznej temperaturze, której nie można osiągnąć w warunkach rzeczywistego laboratorium, ciepło jest całkowicie nieobecne, a reakcje chemiczne nie istnieją. Wraz ze wzrostem temperatury zachodzą reakcje. Ogólnie wyższe temperatury oznaczają szybsze tempo reakcji; ponieważ cząsteczki poruszają się szybciej, cząsteczki reagentów są bardziej podatne na interakcje, tworząc produkty.
Zasada i ciepło Le Chatelier
Niektóre reakcje chemiczne są odwracalne: reagenty łączą się, tworząc produkty, a produkty przekształcają się w reagenty. Jeden kierunek oddaje ciepło, a drugi je pochłania. Kiedy reakcja może zajść w obie strony z równym prawdopodobieństwem, chemicy twierdzą, że jest w równowadze. Zasada Le Chateliera mówi, że w przypadku reakcji w równowadze dodanie większej ilości reagentów do mieszanki powoduje, że reakcja naprzód jest bardziej prawdopodobna, a odwrotna mniej. I odwrotnie, dodanie większej ilości produktów zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia reakcji odwrotnej. W przypadku reakcji egzotermicznej produktem jest ciepło; jeśli dodasz ciepło do egzotermicznej reakcji w równowadze, zwiększysz prawdopodobieństwo odwrotnej reakcji.