blanscape/iStock/GettyImages

Bij elke chemische reactie worden bestaande moleculaire bindingen verbroken, terwijl nieuwe bindingen worden gesmeed. Veel voorkomende voorbeelden zijn verbranding, reductie en neerslag. De herschikking van atomen levert geheel nieuwe verbindingen op. Hoewel louter contact tussen reactanten voldoende kan zijn, vereisen de meeste reacties een externe trigger (meestal warmte) om de splitsing van de binding op gang te brengen. De uitkomst hangt af van het samenspel van moleculaire krachten, energietoestanden en omgevingsomstandigheden.

TL;DR (te lang; niet gelezen)

Chemische reacties maken en verbreken de bindingen tussen moleculen, waardoor nieuwe materialen ontstaan. Ze kunnen spontaan optreden of hebben een energie-input nodig. Het verbreken van banden absorbeert energie; Bij het vormen van bindingen komt energie vrij, dus de totale reactie kan endotherm of exotherm zijn.

Chemische bindingen en energieniveaus

De basis van de chemie is het verbreken (ontleding) en vormen (synthese) van bindingen. De ontleding is endotherm omdat stabiele bindingen moeten worden overwonnen door energie-input. Omgekeerd is de synthese exotherm; atomen bereiken een stabielere configuratie met lagere energie, waarbij energie vrijkomt. De netto energieverandering van een reactie hangt af van de balans tussen bindingssplitsing en bindingsvorming.

Het verwarmen van kwik(II)oxide (√HgO) zorgt er bijvoorbeeld voor dat het uiteenvalt in kwikmetaal en zuurstofgas, waarbij warmte wordt geabsorbeerd.

Endotherme reacties

Endotherme reacties vereisen een energie-input om bindingen te verbreken en het proces te initiëren. Ze komen zelden spontaan voor. Een voorbeeld is de thermische ontleding van kwik(II)oxide, waarvoor warmte nodig is. Complexere endotherme reacties kunnen warmte uit hun omgeving onttrekken; de vaste stof reactie tussen bariumhydroxide en ammoniumchloride bij kamertemperatuur produceert bariumchloride en ammoniak terwijl het mengsel wordt gekoeld en warmte uit de container en de omgevingslucht wordt geabsorbeerd.

Exotherme reacties

Bij exotherme reacties komt warmte vrij en deze zijn vaak zelfvoorzienend. Synthesereacties, zoals de krachtige reactie van natrium met water, genereren natriumhydroxide en waterstofgas terwijl er voldoende warmte wordt geproduceerd om de waterstof te ontsteken. De verbranding van koolwaterstoffen – hout, benzine of stookolie – heeft een eerste vonk of vlam nodig om een ​​aantal bindingen te verbreken. Zodra de nieuwe, energetisch gunstige bindingen zijn gevormd, houdt de vrijkomende warmte de reactie gaande, waarbij kooldioxide en waterdamp worden geproduceerd.

Industriële en commerciële processen maken vaak gebruik van exotherme, zichzelf in stand houdende reacties. Hun efficiëntie en het werk dat ze leveren zijn afhankelijk van de specifieke reactanten en de bindingen die tijdens de reactie breken en hervormen.