Počas chemických reakcií sa väzby, ktoré držia molekuly pohromade, rozpadajú a vytvárajú nové väzby, ktoré preskupujú atómy na rôzne látky. Každá väzba vyžaduje odlišné množstvo energie na to, aby sa buď zlomila, alebo vytvorila; bez tejto energie nemôže reakcia prebehnúť a reaktanty zostanú také, aké boli. Keď je reakcia hotová, mohla zobrať energiu z okolitého prostredia alebo do nej vložiť viac energie.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Chemické reakcie porušujú a reformujú väzby, ktoré držia molekuly pohromade.
Druhy chemických väzieb
Chemické väzby sú zväzky elektrických síl, ktoré držia atómy a molekuly pohromade. Chémia zahŕňa niekoľko rôznych druhov väzieb. Napríklad vodíková väzba je relatívne slabá príťažlivosť zahŕňajúca molekulu obsahujúcu vodík, napríklad vodu. Vodíková väzba zodpovedá za tvar snehových vločiek a ďalšie vlastnosti molekúl vody. Kovalentné väzby sa tvoria, keď atómy zdieľajú elektróny, a výsledná kombinácia je chemicky stabilnejšia ako atómy samotné. Medzi atómami kovu, napríklad meďou, sa vyskytujú kovové väzby. Elektróny v kovu sa ľahko pohybujú medzi atómami; vďaka tomu sú kovy dobrým vodičom elektriny a tepla.
Úspora energie
Pri všetkých chemických reakciách sa šetrí energia; nie je ani stvorený, ani zničený, ale pochádza z väzieb, ktoré už existujú, alebo z prostredia. Šetrenie energie je zavedený zákon o fyzike a chémii. Pri každej chemickej reakcii musíte brať do úvahy energiu prítomnú v prostredí, väzby reaktantov, väzby produktov a teplotu produktov a prostredia. Celková energia prítomná pred a po reakcii musí byť rovnaká. Napríklad keď motor automobilu spaľuje benzín, reakcia kombinuje benzín s kyslíkom za vzniku oxidu uhličitého a ďalších produktov. Nevytvára energiu zo vzduchu; uvoľňuje energiu uloženú vo väzbách molekúl v benzíne.
Endotermický vs. Exotermické reakcie
Keď sledujete energiu v chemickej reakcii, zistíte, či reakcia uvoľňuje teplo alebo ho spotrebuje. V predchádzajúcom príklade spaľovania benzínu sa pri reakcii uvoľňuje teplo a zvyšuje sa teplota jeho okolia. Ďalšie reakcie, ako napríklad rozpustenie kuchynskej soli vo vode, spotrebúvajú teplo, takže teplota vody je po rozpustení soli o niečo nižšia. Chemici nazývajú reakcie na výrobu tepla exotermické a reakcie náročné na teplo endotermické. Pretože endotermické reakcie vyžadujú teplo, nemôžu k nim dôjsť, pokiaľ nie je na začiatku reakcie prítomné dostatok tepla.
Aktivačná energia: naštartovanie reakcie
Niektoré reakcie, dokonca aj exotermické, vyžadujú na začiatok energiu. Chemici to nazývajú aktivačná energia. Je to ako kopec energie, na ktorý musia molekuly liezť predtým, ako sa reakcia uvedie do pohybu; po jej začiatku je zjazd z kopca ľahký. Keď sa vrátime k príkladu spaľovania benzínu, musí motor automobilu najskôr urobiť iskru; bez toho sa s benzínom veľa nestane. Iskra poskytuje aktivačnú energiu pre benzín, aby sa spojil s kyslíkom.
Katalyzátory a enzýmy
Katalyzátory sú chemické látky, ktoré znižujú aktivačnú energiu reakcie. Napríklad platina a podobné kovy sú vynikajúcimi katalyzátormi. Katalyzátor vo výfukovom systéme automobilu má vo vnútri katalyzátor ako platina. Keď nimi prechádzajú výfukové plyny, katalyzátor zvyšuje chemické reakcie škodlivého oxidu uhoľnatého a dusíka, čím sa mení na bezpečnejšie emisie. Pretože reakcie nevyčerpajú katalyzátor, katalyzátor môže robiť svoju prácu mnoho rokov. V biológii sú enzýmy molekuly, ktoré katalyzujú chemické reakcie v živých organizmoch. Zapadajú do iných molekúl, takže reakcie môžu prebiehať ľahšie.