Chemické reakcie porušujú existujúce molekulárne chemické väzby a vo výsledku sa vytvárajú nové väzby. Typické chemické reakcie zahŕňajú spaľovanie, redukciu a vyzrážanie. Počas týchto chemických reakcií sa pôvodné molekuly rozpadajú a vytvárajú nové väzby za vzniku rôznych materiálov. Na zahájenie chemickej reakcie niekedy stačí spojiť dve látky, ale často je potrebný externý stimul, napríklad zahrievanie látok. Každá chemická reakcia je komplexná interakcia molekulárnej príťažlivosti, energetických hladín a vonkajších vplyvov.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Chemické reakcie vytvárajú a prerušujú chemické väzby medzi molekulami, čo vedie k vzniku nových materiálov ako produktov chemickej reakcie. Chemické reakcie môžu prebiehať spontánne alebo si môžu vyžadovať vonkajšie spúšťanie, napríklad prísun energie. Rozbíjanie chemických väzieb absorbuje energiu a pri vytváraní nových väzieb sa uvoľňuje energia, pričom celková chemická reakcia je endotermická alebo exotermická.
Chemické väzby a energetické hladiny
Základom všetkých chemických reakcií je rozbíjanie väzieb alebo rozklad a vytváranie väzieb alebo syntéza. Rozklad vyžaduje energiu, pretože chemické väzby sú spočiatku stabilné a na ich rozpad je potrebná energia. Molekuly vo väzbe majú nižšiu hladinu energie ako voľné molekuly; pridanie energie im umožňuje vymaniť sa.
Syntéza uvoľňuje energiu, pretože molekuly sa viažu a vytvárajú stabilnú konfiguráciu, a preto sa energie vzdávajú. Naviazané molekuly majú nižšiu hladinu energie ako voľné molekuly a sú zadržiavané v novej väzbe.
Celková chemická reakcia, ktorá rozbije väzby a vytvorí nové, môže byť endotermická (absorbujúca teplo) alebo exotermická (uvoľňovanie tepla), v závislosti od toho, koľko energie je absorbované a vyrobené rozkladom a syntézou reakcie. Niektoré reakcie produkujú teplo celkovo, zatiaľ čo iné buď absorbujú teplo zo svojho okolia, alebo je na doplnenie reakcie potrebné vonkajšie teplo. Za normálnych podmienok v stabilnom prostredí vyžaduje na spustenie chemickej reakcie vonkajší stimul.
Endotermické reakcie
Pretože na rozbitie chemických väzieb a na začatie chemických reakcií je potrebná energia, dôjde len k málo endotermickým reakciám. Proces zvyčajne vyžaduje vstup energie na zahájenie reakcie a na jej udržanie. Aj reakcie, ktoré sú celkovo exotermické, môžu na začiatku vyžadovať prísun energie, aby sa prerušili niektoré väzby.
Dekompozičné reakcie sú jednoduché endotermické reakcie a vyžadujú prísun energie. Napríklad zahrievaním oxidu ortuti sa vyrába ortuť a kyslík. Komplikovanejšie endotermické reakcie môžu prebiehať, ak môžu využívať teplo zo svojho okolia. Napríklad tuhý hydroxid bárnatý a chlorid amónny reagujú endotermickou reakciou pri teplote miestnosti za vzniku chloridu bárnatého a amoniaku pri oveľa chladnejšej teplote. Reakcia odoberá teplo zo samotných materiálov, ich nádob a okolitého vzduchu.
Exotermické reakcie
Reakcie, ktoré celkovo vytvárajú prebytok tepla, sú bežnejšie, pretože majú tendenciu byť sebestačné. Syntetické reakcie produkujú teplo, takže nepotrebujú externý zdroj tepla. Napríklad pridaním malého množstva sodíka do vody vznikne pri výbušnej exotermickej reakcii hydroxid sodný a vodík. Reakcia začína spontánne a pokračuje, kým sa jeden z reaktantov nespotrebuje. Zvyčajne produkuje toľko tepla, že vodík horí spolu s kyslíkom vzduchu a vytvára vodu.
Komplexné reakcie, ktoré sa spoliehajú na pretrhnutie aj vytvorenie chemických väzieb, často potrebujú na začiatok externý energetický prísun, ale potom sú sebestačné. Napríklad spaľovanie uhľovodíkov vyžaduje na rozbitie prvých pár väzieb zdroj tepla. Materiály obsahujúce uhľovodíky, ako je drevo alebo vykurovací olej, zvyčajne potrebujú zápalku alebo iskru, aby rozložili niektoré väzby. Akonáhle začne tvorba nových väzieb s produkciou tepla, reakcia pokračuje a produkuje oxid uhličitý a vodnú paru.
Mnoho bežných priemyselných a obchodných procesov sa spolieha na chemické reakcie, najmä exotermické sebestačné. To, aké sú užitočné a koľko práce vykonajú, závisí od druhov materiálov, ktoré reagujú, a od chemických väzieb, ktoré sa lámu a reformujú.