Хімічні реакції розривають існуючі молекулярно-хімічні зв’язки, і в результаті утворюються нові зв’язки. Типові хімічні реакції включають горіння, відновлення та випадання опадів. Під час цих хімічних реакцій вихідні молекули розпадаються і утворюють нові зв’язки, утворюючи різні матеріали. Іноді для того, щоб почалася хімічна реакція, достатньо об’єднати дві речовини, але часто потрібен зовнішній подразник, такий як нагрівання речовин. Кожна хімічна реакція є складною взаємодією молекулярного притягання, рівня енергії та зовнішніх впливів.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Хімічні реакції створюють і розривають хімічні зв’язки між молекулами, в результаті чого утворюються нові матеріали як продукти хімічної реакції. Хімічні реакції можуть відбуватися спонтанно або вимагати зовнішнього тригера, такого як введення енергії. Розрив хімічних зв’язків поглинає енергію, тоді як створення нових зв’язків вивільняє енергію, при цьому загальна хімічна реакція є ендотермічною або екзотермічною.
Хімічні зв’язки та рівні енергії
Основою всіх хімічних реакцій є розрив зв’язків, або розкладання, і створення зв’язків, або синтез. Для розкладання потрібна енергія, оскільки хімічні зв’язки спочатку стабільні, а енергія потрібна для їх розриву. Молекули зв’язку мають нижчий енергетичний рівень, ніж вільні молекули; додавання енергії дозволяє їм звільнитися.
Синтез виділяє енергію, оскільки молекули зв’язуються, утворюючи стабільну конфігурацію і, отже, віддають енергію. Зв’язані молекули мають нижчий енергетичний рівень, ніж вільні молекули, і утримуються в новому зв’язку.
Загальна хімічна реакція, яка розриває зв’язки і утворює нові, може бути ендотермічною (поглинаючи тепло) або екзотермічною (виділяючи тепло), залежно від того, скільки енергії поглинається і виробляється в результаті розкладання та синтезу реакції. Деякі реакції загалом виробляють тепло, тоді як інші або поглинають тепло з оточення, або вимагають додавання зовнішнього тепла для завершення реакції. За нормальних умов у стабільному оточенні хімічна реакція потребує зовнішнього стимулу для початку.
Ендотермічні реакції
Оскільки для розриву хімічних зв’язків і початку хімічних реакцій потрібна енергія, мало ендотермічних реакцій відбувається самостійно. Процес, як правило, вимагає введення енергії для запуску реакції та її підтримки. Навіть для екзотермічних реакцій загалом може знадобитися введення енергії на початку, щоб розірвати деякі зв’язки.
Реакції розкладання - це прості ендотермічні реакції, які вимагають введення енергії. Наприклад, нагрівання оксиду ртуті виробляє ртуть і кисень. Ендотермічні реакції, які є більш складними, можуть мати місце, якщо вони можуть використовувати тепло, яке надходить з оточення. Наприклад, тверді речовини гідроксид барію та хлорид амонію реагують в ендотермічній реакції при кімнатній температурі, утворюючи хлорид барію та аміак при значно холоднішій температурі. Реакція забирає тепло від самих матеріалів, їх контейнера та навколишнього повітря.
Екзотермічні реакції
Реакції, які в цілому виробляють надлишок тепла, є більш поширеними, оскільки вони, як правило, самоокупні. Реакції синтезу виробляють тепло, тому їм не потрібне зовнішнє джерело тепла. Наприклад, додавання невеликої кількості натрію до води утворює гідроксид натрію та водень у вибуховій екзотермічній реакції. Реакція починається спонтанно і триває до тих пір, поки не буде витрачений один з реагентів. Зазвичай він виробляє стільки тепла, що водень згоряє з киснем повітря, утворюючи воду.
Складні реакції, які залежать як від розриву, так і від утворення хімічних зв’язків, часто потребують зовнішнього введення енергії для початку, але потім є самоокупними. Наприклад, для згоряння вуглеводнів потрібне джерело тепла, щоб розірвати перші кілька зв’язків. Як правило, матеріали, що містять вуглеводні, такі як деревина або мазут, потребують сірника або іскри, щоб розкласти деякі зв’язки. Як тільки починається утворення нових зв’язків із виробництвом тепла, реакція триває, утворюючи вуглекислий газ та водяну пару.
Багато поширених промислових та комерційних процесів покладаються на хімічні реакції, особливо екзотермічні самоокупні. Наскільки вони корисні та скільки роботи вони виконують, залежить від видів матеріалів, які реагують, та хімічних зв’язків, які руйнуються та реформуються.