Hvad sker der, når kemiske obligationer bryder sammen med nye obligationer?

Kemiske reaktioner bryder eksisterende molekylære kemiske bindinger, og nye bindinger danner som følge heraf. Typiske kemiske reaktioner omfatter forbrænding, reduktion og udfældning. Under disse kemiske reaktioner bryder de oprindelige molekyler sig fra hinanden og danner nye bindinger for at producere forskellige materialer. Nogle gange er det nok at bringe to stoffer sammen for at starte en kemisk reaktion, men ofte er der behov for ekstern stimulering såsom opvarmning af stofferne. Hver kemisk reaktion er en kompleks interaktion mellem molekylær tiltrækning, energiniveauer og ydre påvirkninger.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

Kemiske reaktioner gør og knuser de kemiske bindinger mellem molekyler, hvilket resulterer i nye materialer som produkterne af den kemiske reaktion. Kemiske reaktioner kan forekomme spontant eller kræve en udvendig trigger som en energiindgang. Brydende kemiske bindinger absorberer energi, samtidig med at nye bindinger frigiver energi, idet den samlede kemiske reaktion er endoterm eller eksoterm.

Kemiske bindinger og energiniveauer

Grundlaget for alle kemiske reaktioner er bruddet af obligationer eller nedbrydning og oprettelse af obligationer eller syntese. Nedbrydning kræver energi, fordi de kemiske bindinger i starten er stabile, og der kræves energi for at bryde dem fra hinanden. Molekylerne i bindingen har et lavere energiniveau end frie molekyler; Tilføjelse af energi giver dem mulighed for at bryde fri.

Syntese frigiver energi, fordi molekylerne binder for at danne en stabil konfiguration og derfor giver op energi. De bundet molekyler har et lavere energiniveau end fri molekyler og holdes i den nye binding.

En samlet kemisk reaktion, der bryder bindinger og former nye, kan være endotermisk (absorberende varme) eller eksoterm (frigivelse af varme), afhængigt af hvor meget energi der absorberes og produceres ved nedbrydning og syntese reaktioner. Nogle reaktioner producerer varme samlet, mens andre enten absorberer varme fra deres omgivelser eller kræver tilsætning af udvendig varme for at fuldføre reaktionen. Under normale forhold i stabile omgivelser kræver en kemisk reaktion en ekstern stimulans at starte.

Endoterme reaktioner

Fordi det tager energi at bryde kemiske bindinger og starte kemiske reaktioner, sker der få endoterme reaktioner af sig selv . Processen tager normalt input af energi til at starte reaktionen og bevare den. Selv reaktioner, der er eksoterme overordnede, kan have brug for en energiindgang i starten for at bryde nogle af bindingerne.

Nedbrydning reaktioner er enkle endoterme reaktioner og kræver energiindgang. For eksempel producerer opvarmning af kviksølvoxid kviksølv og ilt. Endoterme reaktioner, som er mere komplicerede, kan finde sted, hvis de kan bruge varme fra deres omgivelser. For eksempel reagerer faststof-bariumhydroxidet og ammoniumchloridet i en endotherm reaktion ved stuetemperatur for at producere bariumchlorid og ammoniak ved en meget koldere temperatur. Reaktionen tager varme fra selve materialet, deres beholder og omgivende luft.

Exoterme reaktioner

Reaktioner, der producerer et overskud af varme samlet, er mere almindelige, fordi de plejer at være selvbærende. Syntese reaktioner producerer varme, så de behøver ikke en ekstern varmekilde at fortsætte. For eksempel giver tilsætning af en lille mængde natrium til vand produceret natriumhydroxid og hydrogen i en eksplosiv eksoterm reaktion. Reaktionen starter spontant og fortsætter indtil en af ​​reaktanterne er opbrugt. Det producerer sædvanligvis så meget varme, at brintet forbrænder med ilt i luften til dannelse af vand.

Komplekse reaktioner, der er afhængige af både at bryde og danne kemiske bindinger, har ofte brug for en ekstern energiindgang til at starte, men er så selv- opretholdende. Forbrændingen af ​​carbonhydrider kræver for eksempel en varmekilde til at bryde de første få bindinger. Typisk har materialer indeholdende carbonhydrider, såsom træ eller brændselsolie, en match eller en gnist til nedbrydning af nogle af bindingerne. Når dannelsen af ​​nye bindinger med varmeproduktionen starter, fortsætter reaktionen, der producerer kuldioxid og vanddamp.

Mange almindelige industrielle og kommercielle processer er afhængige af kemiske reaktioner, især eksoterme selvbærende. Hvor nyttige de er, og hvor meget arbejde de gør afhænger af de typer materialer, der reagerer, og de kemiske bindinger, der bryder og reformerer.