Deoarece este o formă de energie, căldura joacă mai multe roluri importante în reacțiile chimice. În unele cazuri, reacțiile au nevoie de căldură pentru a începe; de exemplu, un foc de tabără necesită un meci și o aprindere pentru a începe. Reacțiile consumă căldură sau o produc în funcție de substanțele chimice implicate. Căldura determină, de asemenea, viteza la care apar reacțiile și dacă acestea se desfășoară în direcția înainte sau înapoi.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
În general vorbind, căldura va ajuta la accelerarea unei reacții chimice sau va conduce la o reacție chimică care nu ar putea să apară altfel.
Reacții endoterme și exoterme
Multe reacții chimice familiare, cum ar fi arderea cărbunelui, ruginirea și explozia prafului de pușcă, degajă căldură; chimiștii numesc aceste reacții exoterme. Deoarece reacțiile eliberează căldura, ele cresc temperatura ambiantă. Alte reacții, cum ar fi combinarea azotului și oxigenului pentru a forma oxid nitric, iau căldură, reducând temperatura ambiantă. Pe măsură ce elimină căldura din mediul lor, aceste reacții sunt endoterme. Multe reacții consumă și produc căldură, dar dacă rezultatul net este de a emite căldură, reacția este exotermă; în caz contrar, este endoterm.
Căldură și energie cinetică moleculară
Energia termică se manifestă ca mișcări aleatorii ale moleculelor din materie; pe măsură ce temperatura unei substanțe crește, moleculele sale vibrează și sar cu mai multă energie și la viteze mai mari. La anumite temperaturi, vibrațiile depășesc forțele care fac ca moleculele să se lipească unele de altele, determinând topirea solidelor în lichide, iar lichidele să fiarbă în gaze. Gazele răspund la căldură cu o creștere a presiunii, pe măsură ce moleculele se ciocnesc cu recipientul lor cu o forță mai mare.
Ecuația Arrhenius
O formulă matematică numită ecuația Arrhenius leagă viteza unei reacții chimice de temperatura acesteia. La zero absolut, o temperatură teoretică care nu poate fi atinsă în laborator, viața reală, căldura este complet absentă și reacțiile chimice sunt inexistente. Pe măsură ce temperatura crește, au loc reacții. În general, temperaturile mai ridicate înseamnă viteze de reacție mai mari; pe măsură ce moleculele se mișcă mai repede, moleculele reactante sunt mai susceptibile de a interacționa, formând produse.
Principiul și căldura lui Le Chatelier
Unele reacții chimice sunt reversibile: reactanții se combină pentru a forma produse, iar produsele se rearanjează în reactanți. O direcție eliberează căldură și cealaltă o consumă. Când o reacție se poate întâmpla în ambele sensuri cu o probabilitate egală, chimiștii spun că este în echilibru. Principiul lui Le Chatelier afirmă că pentru reacțiile în echilibru, adăugarea mai multor reactanți la amestec face ca reacția directă să fie mai probabilă și inversul mai puțin. În schimb, adăugarea mai multor produse face reacția inversă mai probabilă. Pentru o reacție exotermă, căldura este un produs; dacă adăugați căldură unei reacții exoterme în echilibru, faceți reacția inversă mai probabilă.