Reacțiile chimice apar atunci când două substanțe interacționează pentru a forma noi compuși sau molecule. Aceste procese sunt omniprezente în natură și esențiale vieții; Definiția funcțională a vieții a NASA, de exemplu, o descrie ca un „sistem chimic autosusținut capabil de evoluție darwiniană. "Mai mulți factori determină când și dacă va avea loc o reacție chimică apar.
Coliziuni
Când două molecule se ciocnesc cu orientarea corectă și cu o forță suficientă, poate rezulta o reacție chimică. Cu toate acestea, nu toate coliziunile provoacă reacții; atomii sau moleculele trebuie să fie capabili să se recombineze pentru a forma noi compuși. Atomii de heliu, de exemplu, sunt inerti; nu vor reacționa cu alte gaze, deoarece carcasa lor electronică cea mai exterioară este deja plină.
Ruperea legăturilor dintre atomi ocupă energie, în timp ce formarea de noi legături eliberează energie. Dacă o combinație de doi atomi are energie mai mică decât atomii individuali, compusul pe care acești atomi îl formează este stabil. Putem folosi termodinamica pentru a prezice dacă o astfel de reacție va avea loc.
Entropie
Entropia este o măsură a tulburării. A doua lege a termodinamicii susține că entropia unui sistem închis nu poate scădea niciodată. Dacă o reacție crește entropia totală a sistemului și a împrejurimilor sale, reacția va fi spontană. Reacțiile care nu sunt spontane apar doar atunci când sunt asociate cu o reacție spontană sau ca rezultat al lucrării la un sistem (adică prin consumul de energie, ceea ce determină o creștere a entropiei nete). În consecință, entropia totală a universului crește întotdeauna.
De exemplu, corpul dumneavoastră alimentează reacții care nu sunt spontane (de exemplu, sinteza proteinelor) folosind reacții care eliberează energie și determină o creștere mare a entropiei totale (de exemplu, metabolismul glucozei).
Entropia totală este dificil de măsurat, astfel încât chimiștii prezic dacă reacțiile vor fi spontane prin calcularea Energie liberă Gibbs, pe care îl definesc ca fiind căldura absorbită de o reacție la presiune constantă, minus temperatura, a multiplicat modificarea entropiei sistemului. O energie liberă Gibbs negativă indică o reacție spontană.
Echilibru
Faptul că o reacție este spontană nu înseamnă întotdeauna că se întâmplă rapid. Reacțiile dintre atomii de carbon din diamant sunt spontane, dar aceste reacții sunt atât de lente încât diamantele durează foarte mult.
Reacțiile pot ajunge, de asemenea, la o stare de echilibru; când două reacții opuse apar la o rată egală, nu există o creștere netă a cantității de produs sau a reactanților. Toți acești factori - schimbarea entropiei cauzată de o reacție, cinetica reacției și punctul de echilibru al reacției - sunt importante pentru a determina dacă va avea loc o reacție și ce va avea loc arată ca.