Під час хімічних реакцій зв’язки, що утримують молекули разом, розпадаються і утворюють нові зв’язки, переставляючи атоми в різні речовини. Кожен зв’язок вимагає певної кількості енергії або для розриву, або для формування; без цієї енергії реакція не може відбуватися, і реагенти залишаються такими, якими вони були. Коли реакція закінчена, можливо, вона забрала енергію з навколишнього середовища або вклала в неї більше енергії.
TL; DR (занадто довгий; Не читав)
Хімічні реакції руйнують і реформують зв’язки, що утримують молекули.
Типи хімічних зв’язків
Хімічні зв’язки - це пучки електричних сил, які утримують атоми і молекули разом. Хімія включає кілька різних видів зв'язків. Наприклад, водневий зв’язок є відносно слабким притяганням із залученням водневої молекули, такої як вода. Водневий зв’язок обумовлює форму сніжинок та інші властивості молекул води. Ковалентні зв’язки утворюються, коли атоми ділять електрони, і отримана комбінація є хімічно стабільнішою, ніж атоми самі по собі. Металеві зв’язки виникають між атомами металу, наприклад міддю в копійці. Електрони в металі легко рухаються між атомами; це робить метали хорошими провідниками електрики та тепла.
Збереження енергії
У всіх хімічних реакціях енергія зберігається; воно не створюється і не руйнується, а походить від вже існуючих зв’язків або навколишнього середовища. Збереження енергії - це усталений закон фізики та хімії. Для кожної хімічної реакції ви повинні враховувати енергію, присутню в навколишньому середовищі, зв’язки реагентів, зв’язки продуктів, а також температуру продуктів і середовища. Загальна енергія, присутня до і після реакції, повинна бути однаковою. Наприклад, коли автомобільний двигун спалює бензин, реакція поєднує бензин з киснем, утворюючи вуглекислий газ та інші продукти. Це не створює енергію з повітря; він звільняє енергію, що зберігається в зв’язках молекул бензину.
Ендотермічна проти Екзотермічні реакції
Коли ви будете відстежувати енергію в хімічній реакції, ви дізнаєтесь, чи виділяє ця реакція тепло або споживає його. У попередньому прикладі спалювання бензину реакція виділяє тепло і підвищує температуру навколишнього середовища. Інші реакції, такі як розчинення кухонної солі у воді, споживають тепло, тому температура води після розчинення солі трохи нижче. Реакції, що виробляють тепло, хіміки називають екзотермічними, а теплозатратні - ендотермічними. Оскільки ендотермічні реакції потребують нагрівання, вони не можуть відбуватися, якщо на початку реакції не буде достатньо тепла.
Енергія активації: початок реакції
Деякі реакції, навіть екзотермічні, вимагають енергії, щоб лише розпочати. Хіміки називають це енергією активації. Це як енергетичний пагорб, на який молекули повинні піднятися, перш ніж реакція приведеться в рух; після його початку легко спуститися вниз. Повертаючись до прикладу спалення бензину, двигун автомобіля спочатку повинен запалити іскру; без цього з бензином трапляється не так багато. Іскра забезпечує енергію активації бензину для сполучення з киснем.
Каталізатори та ферменти
Каталізатори - це хімічні речовини, що зменшують енергію активації реакції. Наприклад, платина та подібні метали є чудовими каталізаторами. Каталізатор у вихлопній системі автомобіля має всередині такий каталізатор, як платина. Коли вихлопні гази проходять через нього, каталізатор посилює хімічні реакції в шкідливих оксидах вуглецю та азоту, перетворюючи їх на більш безпечні викиди. Оскільки в реакціях не використовується каталізатор, каталітичний перетворювач може виконувати свою роботу протягом багатьох років. У біології ферменти - це молекули, які каталізують хімічні реакції в живих організмах. Вони вкладаються в інші молекули, тому реакції можуть проходити легше.
