Reakcje chemiczne rozrywają istniejące molekularne wiązania chemiczne, w wyniku czego powstają nowe wiązania. Typowe reakcje chemiczne obejmują spalanie, redukcję i wytrącanie. Podczas tych reakcji chemicznych oryginalne cząsteczki rozpadają się i tworzą nowe wiązania, aby wytworzyć różne materiały. Czasem wystarczy zebrać razem dwie substancje, aby rozpoczęła się reakcja chemiczna, ale często potrzebny jest bodziec zewnętrzny, taki jak podgrzanie substancji. Każda reakcja chemiczna jest złożoną interakcją przyciągania molekularnego, poziomów energii i wpływów zewnętrznych.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Reakcje chemiczne tworzą i zrywają wiązania chemiczne między cząsteczkami, w wyniku czego powstają nowe materiały jako produkty reakcji chemicznej. Reakcje chemiczne mogą zachodzić spontanicznie lub wymagają zewnętrznego wyzwalacza, takiego jak doprowadzenie energii. Zerwanie wiązań chemicznych pochłania energię, podczas gdy tworzenie nowych wiązań uwalnia energię, przy czym ogólna reakcja chemiczna jest endotermiczna lub egzotermiczna.
Wiązania chemiczne i poziomy energii
Podstawą wszystkich reakcji chemicznych jest zerwanie wiązań lub rozkład i tworzenie wiązań lub synteza. Rozkład wymaga energii, ponieważ wiązania chemiczne są początkowo stabilne, a do ich rozbicia potrzebna jest energia. Cząsteczki w wiązaniu mają niższy poziom energii niż wolne cząsteczki; dodanie energii pozwala im się uwolnić.
Synteza uwalnia energię, ponieważ cząsteczki łączą się, tworząc stabilną konfigurację, a zatem oddają energię. Związane cząsteczki mają niższy poziom energii niż wolne cząsteczki i są utrzymywane w nowym wiązaniu.
Ogólna reakcja chemiczna, która rozrywa wiązania i tworzy nowe, może być endotermiczna (pochłaniająca ciepło) lub egzotermiczna (uwalnianie ciepła), w zależności od tego, ile energii jest pochłaniane i wytwarzane przez rozkład i syntezę reakcje. Niektóre reakcje wytwarzają ciepło ogólnie, podczas gdy inne albo pochłaniają ciepło z otoczenia, albo wymagają dodania ciepła z zewnątrz, aby zakończyć reakcję. W normalnych warunkach, w stabilnym otoczeniu, reakcja chemiczna wymaga do rozpoczęcia się bodźca zewnętrznego.
Reakcje endotermiczne
Ponieważ rozerwanie wiązań chemicznych i rozpoczęcie reakcji chemicznych wymaga energii, niewiele reakcji endotermicznych zachodzi samoistnie. Proces zwykle wymaga wkładu energii, aby rozpocząć reakcję i ją utrzymać. Nawet reakcje, które są ogólnie egzotermiczne, mogą wymagać wprowadzenia energii na początku, aby zerwać niektóre wiązania.
Reakcje rozkładu są prostymi reakcjami endotermicznymi i wymagają wkładu energii. Na przykład ogrzewanie tlenku rtęci wytwarza rtęć i tlen. Reakcje endotermiczne, które są bardziej skomplikowane, mogą mieć miejsce, jeśli mogą wykorzystać ciepło z otoczenia. Na przykład, wodorotlenek baru i chlorek amonu w postaci stałej reagują w reakcji endotermicznej w temperaturze pokojowej, tworząc chlorek baru i amoniak w znacznie niższej temperaturze. Reakcja odbiera ciepło od samych materiałów, ich pojemnika i otaczającego powietrza.
Reakcje egzotermiczne
Reakcje, które wytwarzają nadmiar ciepła, są bardziej powszechne, ponieważ mają tendencję do samowystarczalności. Reakcje syntezy wytwarzają ciepło, więc nie potrzebują zewnętrznego źródła ciepła, aby kontynuować. Na przykład dodanie niewielkiej ilości sodu do wody powoduje powstanie wodorotlenku sodu i wodoru w wybuchowej reakcji egzotermicznej. Reakcja rozpoczyna się spontanicznie i trwa aż do zużycia jednego z reagentów. Zwykle wytwarza tak dużo ciepła, że wodór spala się wraz z tlenem powietrza, tworząc wodę.
Złożone reakcje, które opierają się zarówno na zerwaniu, jak i tworzeniu wiązań chemicznych, często wymagają zewnętrznego wkładu energii, aby rozpocząć, ale są wtedy samowystarczalne. Na przykład spalanie węglowodorów wymaga źródła ciepła do zerwania kilku pierwszych wiązań. Zazwyczaj materiały zawierające węglowodory, takie jak drewno lub olej opałowy, wymagają zapałki lub iskry, aby rozłożyć niektóre wiązania. Po rozpoczęciu tworzenia nowych wiązań z wytwarzaniem ciepła reakcja trwa dalej, wytwarzając dwutlenek węgla i parę wodną.
Wiele powszechnych procesów przemysłowych i handlowych opiera się na reakcjach chemicznych, zwłaszcza egzotermicznych, samopodtrzymujących się. To, jak bardzo są one użyteczne i jak dużo pracy wykonują, zależy od rodzaju materiałów, które wchodzą w reakcję oraz wiązań chemicznych, które ulegają zerwaniu i reformowaniu.