Kemijske reakcije pretrgajo obstoječe molekularne kemijske vezi in posledično nastanejo nove vezi. Tipične kemične reakcije vključujejo zgorevanje, redukcijo in padavine. Med temi kemičnimi reakcijami se prvotne molekule razpadejo in tvorijo nove vezi, da nastanejo različni materiali. Včasih je dovolj, da združimo dve snovi, da se začne kemična reakcija, vendar je pogosto potreben zunanji dražljaj, kot je segrevanje snovi. Vsaka kemijska reakcija je zapletena interakcija molekularne privlačnosti, ravni energije in zunanjih vplivov.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Kemijske reakcije tvorijo in razgrajujejo kemične vezi med molekulami, kar ima za posledico nove materiale kot produkte kemijske reakcije. Kemične reakcije se lahko pojavijo spontano ali zahtevajo zunanji sprožilec, kot je vnos energije. Prekinitev kemičnih vezi absorbira energijo, medtem ko ustvarjanje novih vezi sprošča energijo, pri čemer je celotna kemična reakcija endotermna ali eksotermna.
Kemijske vezi in ravni energije
Osnova vseh kemičnih reakcij je prekinitev vezi ali razgradnja in tvorba vezi ali sinteza. Za razgradnjo je potrebna energija, ker so kemijske vezi sprva stabilne, zato jih je treba razbiti. Molekule v vezi imajo nižjo raven energije kot proste molekule; dodajanje energije jim omogoča, da se osvobodijo.
Sinteza sprošča energijo, ker se molekule vežejo in tvorijo stabilno konfiguracijo in se zato odpovedujejo energiji. Vezane molekule imajo nižjo raven energije kot proste molekule in se zadržujejo v novi vezi.
Splošna kemična reakcija, ki pretrga vezi in tvori nove, je lahko endotermna (absorbira toploto) ali eksotermna (sprošča toploto), odvisno od tega, koliko energije se absorbira in proizvede z razgradnjo in sintezo reakcije. Nekatere reakcije v celoti proizvajajo toploto, druge pa absorbirajo toploto iz okolice ali zahtevajo dodajanje zunanje toplote, da dokončajo reakcijo. V normalnih razmerah v stabilnem okolju potrebuje kemična reakcija zunanji dražljaj.
Endotermične reakcije
Ker je potrebna energija za prekinitev kemijskih vezi in začetek kemičnih reakcij, se le malo endotermnih reakcij zgodi samo po sebi. Proces navadno vnese energijo, da sproži reakcijo in jo ohrani. Tudi reakcije, ki so na splošno eksotermne, morda že na začetku potrebujejo vložek energije, da pretrgajo nekatere vezi.
Reakcije razgradnje so preproste endotermne reakcije in zahtevajo vnos energije. Na primer, segrevanje živega oksida proizvaja živo srebro in kisik. Endotermične reakcije, ki so bolj zapletene, se lahko pojavijo, če lahko izkoristijo toploto iz okolice. Trdna barijev hidroksid in amonijev klorid na primer reagirata v endotermni reakciji pri sobni temperaturi, da dobita barijev klorid in amoniak pri precej hladnejši temperaturi. Reakcija odvzame toploto iz samih materialov, njihovih posod in zunanjega zraka.
Eksotermne reakcije
Reakcije, ki na splošno povzročajo presežek toplote, so pogostejše, ker so ponavadi samozadostne. Reakcije sinteze proizvajajo toploto, zato za nadaljevanje ne potrebujejo zunanjega vira toplote. Na primer, če v vodo dodamo majhno količino natrija, v eksplozivni eksotermni reakciji nastaneta natrijev hidroksid in vodik. Reakcija se začne spontano in se nadaljuje, dokler se ne porabi eden od reaktantov. Običajno proizvede toliko toplote, da vodik izgori s kisikom v zraku in tvori vodo.
Kompleksne reakcije, ki se opirajo tako na prekinitev kot na tvorjenje kemičnih vezi, pogosto potrebujejo zunanji vložek energije, da se začnejo, vendar so nato samoodržne. Na primer, za izgorevanje ogljikovodikov je potreben vir toplote, ki pretrga prvih nekaj vezi. Običajno materiali, ki vsebujejo ogljikovodike, na primer les ali kurilno olje, potrebujejo vžigalico ali iskro, da razgradijo nekatere vezi. Ko se začne tvorjenje novih vezi s proizvodnjo toplote, se reakcija nadaljuje, pri čemer nastajata ogljikov dioksid in vodna para.
Številni običajni industrijski in komercialni procesi se zanašajo na kemične reakcije, zlasti eksotermne samonosne. Kako koristni so in koliko dela opravijo, je odvisno od vrste materialov, ki reagirajo, in kemijskih vezi, ki se pretrgajo in reformirajo.