Wiązania, które łączą cząsteczki, zawierają energię chemiczną dostępną w substancji. Jednak reakcja chemiczna to złożony „taniec” atomów i cząsteczek. Różne reakcje z tą samą substancją mogą wytwarzać różne ilości energii, a niektóre reakcje nawet zużywają energię.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Wiązania, które łączą cząsteczki, zawierają energię chemiczną dostępną w substancji.
Rodzaje wiązań chemicznych
Wszystkie cząsteczki składają się z atomów połączonych ze sobą małymi wiązkami energii. W chemii badasz wiele rodzajów wiązań, z których niektóre są silne, a inne słabe. Najsilniejsze wiązania zawierają najwięcej energii; najsłabsi mają najmniej. Na przykład silne wiązania kowalencyjne tworzą się, gdy atomy dzielą elektrony, na przykład gdy wodór i tlen łączą się, tworząc wodę. Wiązania jonowe między sodem a chlorem w soli kuchennej są słabsze niż wiązania kowalencyjne. Wiązania wodorowe łączą sąsiednie cząsteczki wody, tworząc płatki śniegu; te obligacje należą do najsłabszych.
Rachunkowość energii
Nie cała energia w każdym wiązaniu w cząsteczce jest zużywana w typowej reakcji. Kiedy chemik mierzy energię wydzielaną w wyniku reakcji chemicznej, dokładnie mierzy ile każdego reagenta, który ma i rejestruje temperaturę otoczenia i ciśnienie przed i po reakcja. Gdy zachodzi reakcja, niektóre wiązania chemiczne ulegają zerwaniu, niektóre pozostają nienaruszone, a inne tworzą się. Liczy się zmiana energii netto, którą otrzymujesz, gdy reakcja jest zakończona. Jeśli energia w wiązaniach molekularnych sumuje się na końcu do mniejszej liczby, ciepło jest zwykle uwalniane do środowiska. Jeśli jest odwrotnie, reakcja pochłonęła ciepło z otoczenia.
Egzotermiczny vs. Reakcje endotermiczne
Niektóre reakcje chemiczne wydzielają energię cieplną, ale inne pobierają ciepło z otoczenia. Reakcje wytwarzające ciepło są egzotermiczne; te, które zużywają ciepło, są endotermiczne. Na przykład, gdy palisz polana w kominku, węgiel i wodór w drewnie łączą się z tlenem w powietrzu, aby wytworzyć ciepło, dwutlenek węgla i parę wodną. To jest spalanie, reakcja egzotermiczna. Po rozpuszczeniu soli kuchennej w wodzie końcowa temperatura roztworu jest nieco niższa niż na początku; to jest reakcja endotermiczna.
Spontaniczny kontra Reakcje niespontaniczne
W zależności od energii chemicznej obecnej w środowisku i samych substancji reakcja może rozpocząć się sama lub może potrzebować dodatkowej energii, aby rozpocząć proces. Na przykład benzyna jest mieszaniną cząsteczek, które zawierają dużo energii, ale same się nie zapalają. W normalnych warunkach potrzebują iskry. Chemicy nazywają reakcje, które wymagają dodatkowej energii, niespontanicznymi. Inne reakcje, takie jak eksplozja po wrzuceniu metalicznego sodu do wody, zachodzą same. Chemicy nazywają ten rodzaj reakcji spontaniczną.