Kemiska reaktioner bryter mot befintliga molekylära kemiska bindningar, och nya bindningar bildas som ett resultat. Typiska kemiska reaktioner innefattar förbränning, reduktion och utfällning. Under dessa kemiska reaktioner bryts de ursprungliga molekylerna och bildar nya bindningar för att producera olika material. Ibland räcker det med att kombinera två ämnen för att en kemisk reaktion ska börja, men ofta krävs en extern stimulans, t.ex. uppvärmning av ämnena. Varje kemisk reaktion är en komplex växelverkan av molekylär attraktion, energinivåer och yttre påverkan.

TL; DR (för länge, läste inte)

Kemiska reaktioner gör och bryter de kemiska bindningarna mellan molekyler, vilket resulterar i nya material som produkterna av den kemiska reaktionen. Kemiska reaktioner kan uppstå spontant eller kräva en yttre utlösare, såsom en energiinmatning. Brytande kemiska bindningar absorberar energi, samtidigt som nya bindningar släpper ut energi, med den totala kemiska reaktionen som endoterm eller exoterm.

Kemiska bindningar och energinivåer

Grunden för alla kemiska reaktioner är brytningen av bindningar eller sönderdelning och skapandet av bindningar eller syntes. Nedbrytning kräver energi eftersom de kemiska bindningarna är initialt stabila och energi krävs för att bryta dem ifrån varandra. Molekylerna i bindningen har en lägre energinivå än fria molekyler; Att lägga till energi gör det möjligt för dem att bryta sig fri.

Syntes frigör energi eftersom molekylerna binder för att bilda en stabil konfiguration och därför ge upp energi. De bundna molekylerna har en lägre energinivå än fria molekyler och hålls i det nya bindandet.

En övergripande kemisk reaktion som bryter bindningar och former nya kan vara endoterma (absorberande värme) eller exoterma (frisättande värme), beroende på hur mycket energi som absorberas och produceras genom sönderdelning och syntesreaktioner. Vissa reaktioner ger värme övergripande, medan andra antingen absorberar värme från omgivningen eller kräver tillsats av yttre värme för att slutföra reaktionen. Under normala förhållanden i stabila omgivningar behöver en kemisk reaktion en yttre stimulans att starta.

Endoterma reaktioner

Eftersom det tar energi att bryta kemiska bindningar och starta kemiska reaktioner, förekommer få endoterma reaktioner av sig själva . Processen brukar ta en inmatning av energi för att starta reaktionen och behålla den. Även reaktioner som är exoterma övergripande kan behöva en inmatning av energi i början för att bryta några av bindningarna.

Nedbrytningsreaktioner är enkla endoterma reaktioner och kräver energiinmatning. Till exempel producerar uppvärmning av kvicksilveroxid kvicksilver och syre. Endoterma reaktioner som är mer komplicerade kan ske om de kan använda värme från omgivningen. Exempelvis reagerar fastämnena bariumhydroxid och ammoniumklorid i en endoterm reaktion vid rumstemperatur för att producera bariumklorid och ammoniak vid en mycket kallare temperatur. Reaktionen tar värme från själva materialet, behållaren och omgivande luften.

Exoterma reaktioner

Reaktioner som producerar ett överflöd av värme totalt sett är vanligare eftersom de tenderar att vara självbärande. Syntesreaktioner ger värme, så de behöver inte en extern värmekälla för att fortsätta. Till exempel, tillsats av en liten mängd natrium till vatten ger natriumhydroxid och väte i en explosiv exoterm reaktion. Reaktionen börjar spontant och fortsätter tills en av reaktanterna används upp. Det producerar vanligtvis så mycket värme att vätet brinner i luftens syre för att bilda vatten.

Komplexa reaktioner som är beroende av både brytning och bildning av kemiska bindningar behöver ofta en extern energitillförsel till start men är då själv- gående. Förbränning av kolväten kräver exempelvis en värmekälla för att bryta de första bindningarna. Typiskt behöver material som innehåller kolväten, såsom trä eller bränsleolja, ha en match eller en gnista för att sönderdela några av bindningarna. När bildandet av nya obligationer med värmeproduktion startar, fortsätter reaktionen och producerar koldioxid och vattenånga.

Många vanliga industriella och kommersiella processer är beroende av kemiska reaktioner, särskilt exoterma självbärande. Hur användbara de är och hur mycket arbete de gör beror på vilka material som reagerar och de kemiska bindningarna som bryter och reformerar.