จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อพันธะเคมีแตกตัวและเกิดพันธะใหม่

ปฏิกิริยาเคมีจะทำลายพันธะเคมีระดับโมเลกุลที่มีอยู่ และเป็นผลให้เกิดพันธะใหม่ ปฏิกิริยาเคมีโดยทั่วไป ได้แก่ การเผาไหม้ การลดลง และการตกตะกอน ในระหว่างปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้ โมเลกุลดั้งเดิมจะแตกตัวและก่อตัวเป็นพันธะใหม่เพื่อผลิตวัสดุที่แตกต่างกัน บางครั้งก็เพียงพอแล้วที่จะนำสารสองชนิดมารวมกันเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมี แต่บ่อยครั้งที่จำเป็นต้องมีการกระตุ้นจากภายนอก เช่น การให้ความร้อนกับสาร ปฏิกิริยาเคมีแต่ละอย่างเป็นปฏิกิริยาที่ซับซ้อนของการดึงดูดระดับโมเลกุล ระดับพลังงาน และอิทธิพลภายนอก

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ปฏิกิริยาเคมีสร้างและทำลายพันธะเคมีระหว่างโมเลกุล ส่งผลให้เกิดวัสดุใหม่เป็นผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาเคมีอาจเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติหรือต้องการตัวกระตุ้นภายนอก เช่น พลังงานที่ป้อนเข้า การทำลายพันธะเคมีจะดูดซับพลังงาน ในขณะที่การสร้างพันธะใหม่จะปล่อยพลังงานออกมา โดยปฏิกิริยาเคมีโดยรวมจะดูดความร้อนหรือคายความร้อน

พื้นฐานของปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดคือการแตกของพันธะหรือการสลายตัว และการสร้างพันธะหรือการสังเคราะห์ การสลายตัวต้องใช้พลังงานเนื่องจากพันธะเคมีมีความเสถียรในขั้นต้น และจำเป็นต้องใช้พลังงานในการแยกพวกมันออกจากกัน โมเลกุลในพันธะมีระดับพลังงานต่ำกว่าโมเลกุลอิสระ การเพิ่มพลังงานช่วยให้พวกเขาหลุดพ้น

การสังเคราะห์จะปล่อยพลังงานออกมาเนื่องจากโมเลกุลจะจับตัวกันเพื่อสร้างโครงสร้างที่เสถียรและทำให้พลังงานหมดไป โมเลกุลที่ถูกผูกมัดมีระดับพลังงานต่ำกว่าโมเลกุลอิสระและถูกยึดไว้ในพันธะใหม่

ปฏิกิริยาเคมีโดยรวมที่แตกพันธะและก่อตัวใหม่อาจเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน (ดูดซับความร้อน) หรือคายความร้อน (ปล่อยความร้อน) ขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่ถูกดูดซับและผลิตโดยการสลายตัวและการสังเคราะห์ ปฏิกิริยา ปฏิกิริยาบางอย่างทำให้เกิดความร้อนโดยรวม ในขณะที่ปฏิกิริยาอื่นๆ อาจดูดซับความร้อนจากสิ่งแวดล้อมหรือต้องการความร้อนจากภายนอกเพิ่มเติมเพื่อทำให้ปฏิกิริยาสมบูรณ์ ภายใต้สภาวะปกติในสภาพแวดล้อมที่มั่นคง ปฏิกิริยาเคมีจำเป็นต้องได้รับการกระตุ้นจากภายนอกเพื่อเริ่มต้น

เนื่องจากต้องใช้พลังงานในการทำลายพันธะเคมีและเริ่มปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาดูดความร้อนเพียงเล็กน้อยจึงเกิดขึ้นได้ด้วยตัวเอง กระบวนการนี้มักจะรับพลังงานเข้ามาเพื่อเริ่มปฏิกิริยาและรักษาไว้ แม้แต่ปฏิกิริยาที่คายความร้อนโดยรวมก็อาจจำเป็นต้องป้อนพลังงานในตอนเริ่มต้นเพื่อทำลายพันธะบางส่วน

ปฏิกิริยาการสลายตัวเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนอย่างง่าย และต้องการพลังงานที่ป้อนเข้ามา ตัวอย่างเช่น การให้ความร้อนกับปรอทออกไซด์ทำให้เกิดปรอทและออกซิเจน ปฏิกิริยาดูดความร้อนที่ซับซ้อนมากขึ้นอาจเกิดขึ้นได้หากสามารถใช้ความร้อนจากสภาพแวดล้อมได้ ตัวอย่างเช่น ของแข็งแบเรียมไฮดรอกไซด์และแอมโมเนียมคลอไรด์ทำปฏิกิริยาในปฏิกิริยาดูดความร้อนที่อุณหภูมิห้องเพื่อผลิตแบเรียมคลอไรด์และแอมโมเนียที่อุณหภูมิที่เย็นกว่ามาก ปฏิกิริยาจะดึงความร้อนจากตัววัสดุ ภาชนะ และอากาศแวดล้อม

ปฏิกิริยาที่สร้างความร้อนมากเกินไปโดยรวมเป็นเรื่องปกติมากขึ้นเนื่องจากมีแนวโน้มที่จะพึ่งพาตนเองได้ ปฏิกิริยาสังเคราะห์ทำให้เกิดความร้อน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งความร้อนภายนอกเพื่อดำเนินการ ตัวอย่างเช่น การเติมโซเดียมลงในน้ำเพียงเล็กน้อยจะทำให้เกิดโซเดียมไฮดรอกไซด์และไฮโดรเจนในปฏิกิริยาคายความร้อนที่ระเบิดได้ ปฏิกิริยาเริ่มต้นโดยธรรมชาติและดำเนินต่อไปจนกระทั่งสารตั้งต้นตัวใดตัวหนึ่งหมดลง โดยปกติแล้วจะผลิตความร้อนได้มากจนไฮโดรเจนเผาผลาญออกซิเจนในอากาศเพื่อสร้างน้ำ

ปฏิกิริยาที่ซับซ้อนซึ่งอาศัยทั้งการแตกและการสร้างพันธะเคมีมักต้องการพลังงานจากภายนอกเพื่อเริ่มต้น แต่หลังจากนั้นจะคงอยู่ได้ด้วยตนเอง ตัวอย่างเช่น การเผาไหม้ของไฮโดรคาร์บอนต้องการแหล่งความร้อนเพื่อทำลายพันธะแรกๆ โดยทั่วไป วัสดุที่มีไฮโดรคาร์บอน เช่น ไม้หรือน้ำมันเชื้อเพลิง จำเป็นต้องมีไม้ขีดหรือประกายไฟเพื่อสลายพันธะบางส่วน เมื่อเกิดพันธะใหม่กับการผลิตความร้อน ปฏิกิริยาจะดำเนินต่อไป ทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ

กระบวนการทางอุตสาหกรรมและการค้าทั่วไปจำนวนมากต้องอาศัยปฏิกิริยาเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการคายความร้อนด้วยตนเอง มีประโยชน์อย่างไรและทำงานมากน้อยเพียงใดนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุที่ทำปฏิกิริยาและพันธะเคมีที่แตกและเปลี่ยนรูป