Оскільки тепло є формою енергії, тепло відіграє багато важливих ролей у хімічних реакціях. У деяких випадках для початку реакцій потрібне тепло; наприклад, вогнище в таборі вимагає сірника та розпалювання, щоб його почали. Реакції споживають тепло або виробляють його залежно від задіяних хімічних речовин. Тепло також визначає швидкість, з якою відбуваються реакції, і те, чи йдуть вони в прямому або зворотному напрямку.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Взагалі кажучи, тепло допоможе прискорити хімічну реакцію або викликати хімічну реакцію, яка інакше не могла б відбутися.
Ендотермічні та екзотермічні реакції
Багато звичні хімічні реакції, такі як спалення вугілля, іржавіння та вибух пороху, віддають тепло; хіміки називають ці реакції екзотермічними. Оскільки реакції виділяють тепло, вони підвищують температуру навколишнього середовища. Інші реакції, такі як поєднання азоту та кисню з утворенням оксиду азоту, поглинають тепло, знижуючи температуру навколишнього середовища. Оскільки вони виводять тепло з навколишнього середовища, ці реакції ендотермічні. Багато реакцій споживають і виробляють тепло, але якщо кінцевим результатом є виділення тепла, реакція екзотермічна; в іншому випадку він є ендотермічним.
Теплова та молекулярна кінетична енергія
Теплова енергія проявляється як випадкові рухомі рухи молекул у речовині; із збільшенням температури речовини її молекули вібрують і відскакують із більшою енергією та на більш швидких швидкостях. За певних температур вібрації долають сили, що змушують молекули злипатися одна з одною, змушуючи тверді речовини плавитися в рідини, а рідини кипіти в гази. Гази реагують на нагрівання підвищенням тиску, коли молекули стикаються з їх контейнером з більшою силою.
Рівняння Арреніуса
Математична формула, яка називається рівнянням Арреніуса, пов'язує швидкість хімічної реакції з її температурою. При абсолютному нулі, теоретичній температурі, якої неможливо досягти в реальних умовах лабораторії, тепло повністю відсутнє, а хімічні реакції відсутні. З підвищенням температури відбуваються реакції. Як правило, вищі температури означають швидшу швидкість реакції; оскільки молекули рухаються швидше, молекули реагентів частіше взаємодіють, утворюючи продукти.
Le Chatelier's Principle and Heat
Деякі хімічні реакції є оборотними: реагенти об’єднуються, утворюючи продукти, і продукти перетворюються на реагенти. Один напрямок виділяє тепло, а інший споживає його. Коли реакція може відбутися в однаковій мірі з однаковою ймовірністю, хіміки кажуть, що вона знаходиться в рівновазі. Принцип Ле Шательє стверджує, що для рівноважних реакцій додавання до суміші більшої кількості реагентів робить пряму реакцію більш імовірною, а зворотну - меншою. І навпаки, додавання більшої кількості продуктів робить зворотну реакцію більш імовірною. Для екзотермічної реакції тепло є продуктом; якщо ви додаєте тепло до екзотермічної реакції в рівновазі, ви робите зворотну реакцію більш імовірною.