Chemické reakcie nastávajú, keď dve látky interagujú za vzniku nových zlúčenín alebo molekúl. Tieto procesy sú všadeprítomné a sú nevyhnutné pre život; Napríklad pracovná definícia života NASA ju popisuje ako „sebestačný chemický systém schopný darvinovskej evolúcie. “Kedy a či dôjde k chemickej reakcii, rozhoduje niekoľko faktorov nastať.
Zrážky
Ak sa dve molekuly zrazia so správnou orientáciou a dostatočnou silou, môže dôjsť k chemickej reakcii. Nie všetky kolízie však spôsobujú reakcie; atómy alebo molekuly musia byť schopné rekombinácie za vzniku nových zlúčenín. Napríklad atómy hélia sú inertné; nebudú reagovať s inými plynmi, pretože ich najodľahlejší elektrónový obal je už plný.
Rozbitie väzieb medzi atómami absorbuje energiu, zatiaľ čo vytváranie nových väzieb energiu uvoľňuje. Ak má kombinácia dvoch atómov nižšiu energiu ako jednotlivé atómy, je zlúčenina, ktorú tieto atómy tvoria, stabilná. Pomocou termodynamiky môžeme predpovedať, či k takejto reakcii dôjde.
Entropia
Entropia je mierou poruchy. Druhý zákon termodynamiky tvrdí, že entropia uzavretého systému sa nikdy nemôže znížiť. Ak reakcia zvýši celkovú entropiu systému a jeho okolia, reakcia bude spontánna. Reakcie, ktoré nie sú spontánne, sa vyskytujú iba vtedy, keď sú spojené so spontánnou reakciou alebo v dôsledku vykonania práce na systéme (t. J. Vynaložením energie, ktorá spôsobí zvýšenie čistej entropie). V dôsledku toho sa celková entropia vesmíru vždy zvyšuje.
Napríklad vaše telo podporuje reakcie, ktoré nie sú spontánne (napr. Syntéza bielkovín), pomocou reakcií, ktoré uvoľňujú energiu a spôsobujú veľké zvýšenie celkovej entropie (napr. Metabolizmus glukózy).
Celkovú entropiu je ťažké merať, takže chemici predpovedajú, či budú reakcie spontánne, výpočtom Gibbsova voľná energia, ktoré definujú ako teplo absorbované reakciou pri konštantnom tlaku mínus teplota, znásobili zmenu entropie systému. Negatívna Gibbsova voľná energia naznačuje spontánnu reakciu.
Rovnováha
Skutočnosť, že reakcia je spontánna, nemusí vždy znamenať, že sa stane rýchlo. Reakcie medzi atómami uhlíka v diamantu sú spontánne, ale tieto reakcie sú také pomalé, že diamanty vydržia veľmi dlho.
Reakcie môžu tiež dosiahnuť rovnovážny stav; ak sa vyskytnú dve opačné reakcie rovnakou rýchlosťou, nedochádza k čistému zvýšeniu množstva produktu alebo reaktantov. Všetky tieto faktory - zmena entropie spôsobená reakciou, kinetika reakcie a rovnovážny bod reakcie - sú dôležité pri určovaní toho, či dôjde k reakcii a čo bude vyzerať ako.
