Chemische reacties verbreken bestaande moleculaire chemische bindingen en er ontstaan nieuwe bindingen. Typische chemische reacties omvatten verbranding, reductie en neerslag. Tijdens deze chemische reacties breken de oorspronkelijke moleculen uiteen en vormen nieuwe bindingen om verschillende materialen te produceren. Soms is het voldoende om twee stoffen samen te brengen om een chemische reactie te laten beginnen, maar vaak is een externe stimulans zoals het verwarmen van de stoffen vereist. Elke chemische reactie is een complexe interactie van moleculaire aantrekking, energieniveaus en externe invloeden.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Chemische reacties maken en breken de chemische verbindingen tussen moleculen, resulterend in nieuwe materialen als producten van de chemische reactie. Chemische reacties kunnen spontaan optreden of vereisen een externe trigger zoals een input van energie. Het verbreken van chemische bindingen absorbeert energie, terwijl het maken van nieuwe bindingen energie vrijmaakt, waarbij de algehele chemische reactie endotherm of exotherm is.
Chemische banden en energieniveaus

De basis van alle chemische reacties is het verbreken van bindingen, of ontbinding en het creëren van bindingen of synthese. Ontleding vereist energie omdat de chemische bindingen aanvankelijk stabiel zijn en energie nodig is om ze uit elkaar te halen. De moleculen in de binding hebben een lager energieniveau dan vrije moleculen; door energie toe te voegen kunnen ze losbreken.

Synthese geeft energie vrij omdat de moleculen zich binden om een stabiele configuratie te vormen en daarom energie opgeven. De gebonden moleculen hebben een lager energieniveau dan vrije moleculen en worden vastgehouden in de nieuwe binding.

Een algehele chemische reactie die bindingen verbreekt en nieuwe vormt, kan endotherm (warmte absorberend) of exotherm (warmte vrijgevend) zijn, afhankelijk van hoeveel energie wordt geabsorbeerd en geproduceerd door de ontledings- en synthesereacties. Sommige reacties produceren in het algemeen warmte, terwijl anderen ofwel warmte uit hun omgeving absorberen of externe warmte toevoegen om de reactie te voltooien. Onder normale omstandigheden in een stabiele omgeving heeft een chemische reactie een externe stimulans nodig om te starten.
Endotherme reacties

Omdat er energie nodig is om chemische bindingen te verbreken en chemische reacties te starten, gebeuren er zelf weinig endotherme reacties. Het proces vereist meestal een inbreng van energie om de reactie te starten en te handhaven. Zelfs reacties die over het algemeen exotherm zijn, hebben mogelijk in het begin een inbreng van energie nodig om enkele bindingen te verbreken.

Ontbindingsreacties zijn eenvoudige endotherme reacties en vereisen een inbreng van energie. Het verwarmen van kwikoxide produceert bijvoorbeeld kwik en zuurstof. Endotherme reacties die ingewikkelder zijn, kunnen plaatsvinden als ze warmte uit hun omgeving kunnen gebruiken. De vaste stoffen bariumhydroxide en ammoniumchloride reageren bijvoorbeeld in een endotherme reactie bij kamertemperatuur om bariumchloride en ammoniak te produceren bij een veel koudere temperatuur. De reactie neemt warmte van de materialen zelf, hun houder en de omgevingslucht.
Exotherme reacties

Reacties die in het algemeen een overmatige hoeveelheid warmte produceren komen vaker voor omdat ze de neiging hebben om zichzelf te onderhouden. Synthesereacties produceren warmte, dus ze hebben geen externe warmtebron nodig om verder te gaan. Het toevoegen van een kleine hoeveelheid natrium aan water produceert bijvoorbeeld natriumhydroxide en waterstof in een explosieve exotherme reactie. De reactie begint spontaan en gaat door totdat een van de reactanten op is. Het produceert meestal zoveel warmte dat de waterstof verbrandt met de zuurstof van de lucht om water te vormen.

Complexe reacties die afhankelijk zijn van zowel het breken als het vormen van chemische bindingen, hebben vaak een externe energie-input nodig om te starten, maar zijn dan zelf- onderhoudend. De verbranding van koolwaterstoffen vereist bijvoorbeeld een warmtebron om de eerste paar bindingen te verbreken. Gewoonlijk hebben materialen die koolwaterstoffen bevatten, zoals hout of stookolie, een lucifer of een vonk nodig om enkele van de bindingen te ontleden. Zodra de vorming van nieuwe bindingen met de productie van warmte begint, gaat de reactie door, waarbij koolstofdioxide en waterdamp ontstaat.

Veel gebruikelijke industriële en commerciële processen zijn afhankelijk van chemische reacties, vooral exotherme zelfonderhoudende reacties. Hoe nuttig ze zijn en hoeveel werk ze doen, hangt af van het soort materialen dat reageert en de chemische bindingen die breken en hervormen.