Med kemičnimi reakcijami se vezi, ki držijo molekule skupaj, ločijo in tvorijo nove vezi, ki atome preuredijo v različne snovi. Vsaka vez zahteva ločeno količino energije, da se lahko prekine ali oblikuje; brez te energije reakcija ne more potekati in reaktanti ostanejo takšni, kot so bili. Ko je reakcija končana, je morda vzel energijo iz okolice ali vanj vnesel več energije.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Kemijske reakcije pretrgajo in reformirajo vezi, ki molekule držijo skupaj.
Vrste kemičnih vezi
Kemične vezi so snopi električnih sil, ki držijo atome in molekule skupaj. Kemija vključuje več različnih vrst vezi. Vodikova vez je na primer razmeroma šibka privlačnost, ki vključuje molekulo, ki nosi vodik, na primer vodo. Vodikova vez predstavlja obliko snežink in druge lastnosti vodnih molekul. Kovalentne vezi se tvorijo, ko si atomi delijo elektrone, in nastala kombinacija je kemično bolj stabilna kot atomi sami. Med kovinskimi atomi, kot je baker v peni, se pojavijo kovinske vezi. Elektroni v kovini se zlahka premikajo med atomi; zaradi tega so kovine dobri vodniki električne in toplotne energije.
Varčevanje z energijo
Pri vseh kemijskih reakcijah se energija ohranja; ni niti ustvarjen niti uničen, temveč izvira iz vezi, ki že obstaja, ali iz okolja. Ohranjanje energije je dobro uveljavljen zakon fizike in kemije. Za vsako kemično reakcijo morate upoštevati energijo, ki je prisotna v okolju, vezi reaktantov, vezi izdelkov in temperaturo izdelkov in okolja. Celotna energija, prisotna pred reakcijo in po njej, mora biti enaka. Na primer, ko avtomobilski motor gori bencin, reakcija bencin združi s kisikom in tvori ogljikov dioksid in druge produkte. Iz zraka ne ustvarja energije; sprosti energijo, shranjeno v vezah molekul v bencinu.
Endotermična vs. Eksotermne reakcije
Ko boste spremljali energijo v kemični reakciji, boste ugotovili, ali reakcija sprošča toploto ali jo porablja. V prejšnjem primeru gorenja bencina reakcija sprošča toploto in zvišuje temperaturo okolice. Druge reakcije, kot je raztapljanje kuhinjske soli v vodi, porabijo toploto, zato je temperatura vode po raztapljanju soli nekoliko nižja. Kemiki reakcije, ki proizvajajo toploto, imenujejo eksotermne, reakcije, ki porabijo toploto, pa endotermne. Ker endotermne reakcije zahtevajo toploto, se ne morejo zgoditi, če ob začetku reakcije ni dovolj toplote.
Aktivacijska energija: sprožitev reakcije
Nekatere reakcije, tudi eksotermne, za začetek zahtevajo energijo. Kemiki temu pravijo aktivacijska energija. To je kot energetski hrib, po katerem se morajo molekule povzpeti, preden se reakcija sproži; po začetku se spust spusti enostavno. Če se vrnemo k primeru gorenja bencina, mora avtomobilski motor najprej zavreti; brez njega se bencinu ne zgodi veliko. Iskra zagotavlja aktivacijsko energijo, da se bencin poveže s kisikom.
Katalizatorji in encimi
Katalizatorji so kemične snovi, ki zmanjšujejo aktivacijsko energijo reakcije. Platina in podobne kovine so na primer odlični katalizatorji. Katalizator v izpušnem sistemu avtomobila ima v notranjosti katalizator, kot je platina. Ko izpušni plini prehajajo skozenj, katalizator poveča kemične reakcije v škodljivih ogljikovem monoksidu in dušikovih spojinah, tako da postanejo varnejši. Ker reakcije ne porabijo katalizatorja, lahko katalizator že vrsto let opravlja svoje delo. V biologiji so encimi molekule, ki katalizirajo kemične reakcije v živih organizmih. Prilegajo se drugim molekulam, tako da lahko reakcije potekajo lažje.