Under kemiska reaktioner bryts bindningarna som håller molekyler samman och bildar nya bindningar, och omorganiserar atomer till olika ämnen. Varje bindning kräver en särskild mängd energi för att antingen bryta eller bilda; utan denna energi kan reaktionen inte äga rum, och reaktanterna förblir som de var. När en reaktion är klar kan den ha tagit energi från omgivningen eller lagt mer energi i den.
TL; DR (för lång; läste inte)
Kemiska reaktioner bryts och reformera bindningarna som håller molekyler tillsammans.
Typer av kemiska bindningar
Kemiska bindningar är buntar av elektriska krafter som håller atomer och molekyler tillsammans. Kemi involverar flera olika typer av bindningar. Till exempel är vätebindningen en relativt svag attraktion som involverar en vätebärande molekyl, såsom vatten. Vätebindningen står för snöflingor och andra egenskaper hos vattenmolekyler. Kovalenta bindningar bildas när atomer delar elektroner, och den resulterande kombinationen är mer kemiskt stabil än atomerna är i sig. Metallbindningar förekommer mellan metallatomer, till exempel koppar i ett öre. Elektronerna i metall rör sig lätt mellan atomer; detta gör metaller till goda ledare av elektricitet och värme.
Energibesparing
Vid alla kemiska reaktioner sparas energi; det är varken skapat eller förstört men kommer från de banden som redan finns eller miljön. Conservation of Energy är en väletablerad lag inom fysik och kemi. För varje kemisk reaktion måste du redovisa energin som finns i miljön, reaktanternas bindningar, produktens bindningar och temperaturen på produkterna och miljön. Den totala energin före och efter reaktionen måste vara densamma. Till exempel när en bilmotor bränner bensin kombinerar reaktionen bensinen med syre för att bilda koldioxid och andra produkter. Det skapar inte energi från tunn luft; det frigör energin lagrad i bindningarna mellan molekyler i bensinen.
Endotermisk mot exoterm reaktioner
När du håller koll på energin i en kemisk reaktion kommer du att ta reda på om reaktionen släpper värme eller konsumerar det. I det föregående exemplet med att bränna bensin frigör reaktionen värme och ökar temperaturen i omgivningen. Andra reaktioner, som att lösa bordsalt i vatten, förbrukar värme, så att vattnets temperatur är något lägre efter att saltet har upplösts. Kemister kallar värmeproducerande reaktioner exotermiska och värmekrävande reaktioner endotermiska. Eftersom endotermiska reaktioner kräver värme kan de inte äga rum om det finns tillräckligt med värme när reaktionen startar.
Aktivering Energi: Kickstart av reaktionen.
Vissa reaktioner, till och med exoterma, kräver energi bara för att komma igång. Kemister kallar detta aktiveringsenergin. Det är som en energikulle som molekylerna måste klättra innan reaktionen sätts i rörelse; När det börjar är det lätt att gå neråt. För att återgå till exemplet med brinnande bensin måste bilmotorn först göra en gnista; utan det händer inte mycket med bensinen. Gnisten ger aktiveringsenergin för bensinen att kombinera med syre.
Katalysatorer och enzymer
Katalysatorer är kemiska ämnen som minskar aktiveringsenergin vid en reaktion. Platin och liknande metaller är till exempel utmärkta katalysatorer. Den katalytiska omvandlaren i en bils avgassystem har en katalysator som platina inuti. När avgaser passerar genom det ökar katalysatorn kemiska reaktioner i skadliga kolmonoxid- och kväveföreningar och förvandlar dem till säkrare utsläpp. Eftersom reaktioner inte använder upp en katalysator kan en katalysator göra sitt jobb under många år. I biologi är enzymer molekyler som katalyserar kemiska reaktioner i levande organismer. De passar in i andra molekyler så att reaktioner kan ske lättare.