Chemische reacties verbreken bestaande moleculaire chemische bindingen, en nieuwe bindingen vormen als resultaat. Typische chemische reacties omvatten verbranding, reductie en neerslag. Tijdens deze chemische reacties breken de oorspronkelijke moleculen uit elkaar en vormen nieuwe verbindingen om verschillende materialen te produceren. Soms is het voldoende om twee stoffen bij elkaar te brengen om een ​​chemische reactie te laten beginnen, maar vaak is een externe stimulus nodig, zoals het verwarmen van de stoffen. Elke chemische reactie is een complexe interactie van moleculaire aantrekkingskracht, energieniveaus en externe invloeden.

TL; DR (te lang; heeft niet gelezen)

Chemische reacties maken en breken de chemische bindingen tussen moleculen, resulterend in nieuwe materialen als de producten van de chemische reactie. Chemische reacties kunnen spontaan plaatsvinden of vereisen een trigger van buitenaf, zoals een toevoer van energie. Het breken van chemische bindingen absorbeert energie, terwijl het maken van nieuwe bindingen energie vrijmaakt, waarbij de algehele chemische reactie endotherm of exotherm is.

Chemische bindingen en energieniveaus

De basis van alle chemische reacties is het breken van bindingen of ontleding, 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; het toevoegen van energie stelt hen in staat om te breken.

Synthese releases energie omdat de moleculen 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 doorbreekt en nieuwe vormt, kan endotherm zijn (warmte absorberen) of exotherm (warmte vrijgeven), afhankelijk van hoeveel energie wordt geabsorbeerd en geproduceerd door de ontbindings- en synthesereacties. Sommige reacties produceren over het algemeen warmte, terwijl anderen de warmte van hun omgeving absorberen of de toevoeging van warmte van buitenaf vereisen om de reactie te voltooien. Onder normale omstandigheden in een stabiele omgeving, heeft een chemische reactie een externe stimulus nodig om te starten.

Endotherme reacties

Omdat het energie kost om chemische bindingen te verbreken en chemische reacties te starten, gebeuren er maar weinig endotherme reacties . Het proces neemt meestal een input van energie om de reactie te starten en te behouden. Zelfs reacties die over het algemeen exotherm zijn, kunnen in het begin een input van energie nodig hebben om een ​​deel van de bindingen te verbreken.
<> Ontbindingsreacties zijn eenvoudige endotherme reacties en vereisen een input van energie. Het verwarmen van kwikoxide produceert bijvoorbeeld kwik en zuurstof. Endotherme reacties die gecompliceerder 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 container en de omgevingslucht.

Exotherme reacties

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

Complexe reacties die berusten op zowel het verbreken van en het vormen van chemische bindingen hebben vaak een externe energie-input nodig om te starten, maar zijn dan zelf- onderhoudend. Bijvoorbeeld, de verbranding van koolwaterstoffen vereist 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 sommige van de bindingen te ontleden. Zodra de vorming van nieuwe verbindingen met de productie van warmte begint, gaat de reactie door en produceert koolstofdioxide en waterdamp.

Veel gangbare industriële en commerciële processen zijn afhankelijk van chemische reacties, vooral exotherme zichzelf onderhoudende. Hoe nuttig ze zijn en hoeveel werk ze doen, hangt af van de soorten materialen die reageren en de chemische bindingen die breken en hervormen.