Durante le reazioni chimiche, i legami che tengono insieme le molecole si rompono e formano nuovi legami, riorganizzando gli atomi in diverse sostanze. Ogni legame richiede una quantità distinta di energia per rompere o formare; senza questa energia, la reazione non può aver luogo e i reagenti rimangono come erano. Quando una reazione è finita, potrebbe aver preso energia dall'ambiente circostante, o mettere più energia in essa.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

Reazioni chimiche interrotte e riformare i legami che tengono insieme le molecole.

Tipi di legami chimici

I legami chimici sono fasci di forze elettriche che tengono insieme gli atomi e le molecole. La chimica coinvolge diversi tipi di legami. Ad esempio, il legame idrogeno è un'attrazione relativamente debole che coinvolge una molecola che porta l'idrogeno, come l'acqua. Il legame idrogeno rappresenta la forma dei fiocchi di neve e altre proprietà delle molecole d'acqua. I legami covalenti si formano quando gli atomi condividono gli elettroni e la combinazione risultante è chimicamente più stabile degli atomi da soli. I legami metallici si verificano tra gli atomi di metallo, come il rame in un centesimo. Gli elettroni in metallo si muovono facilmente tra gli atomi; questo rende i metalli buoni conduttori di elettricità e calore.

Conservazione dell'energia

In tutte le reazioni chimiche, l'energia è conservata; non è né creato né distrutto, ma proviene dai legami già esistenti o dall'ambiente. La conservazione dell'energia è una legge consolidata di fisica e chimica. Per ogni reazione chimica, è necessario considerare l'energia presente nell'ambiente, i legami dei reagenti, i legami dei prodotti e la temperatura dei prodotti e dell'ambiente. L'energia totale presente prima e dopo la reazione deve essere la stessa. Ad esempio, quando un motore di un'auto brucia benzina, la reazione combina la benzina con l'ossigeno per formare anidride carbonica e altri prodotti. Non crea energia dal nulla; rilascia l'energia immagazzinata nei legami delle molecole nella benzina.

Reazioni endotermiche e esotermiche

Quando si tiene traccia dell'energia in una reazione chimica, si scoprirà se la reazione rilascia calore o lo consuma. Nel precedente esempio di benzina in fiamme, la reazione rilascia calore e aumenta la temperatura dell'ambiente circostante. Altre reazioni, come la dissoluzione del sale da tavola in acqua, consumano calore, quindi la temperatura dell'acqua è leggermente inferiore dopo che il sale si è sciolto. I chimici chiamano reazioni esotermiche che producono calore e reazioni endotermiche che consumano calore. Poiché le reazioni endotermiche richiedono calore, non possono avvenire a meno che non sia presente abbastanza calore all'avvio della reazione.

Energia di attivazione: Kickstarting della reazione

Alcune reazioni, anche esotermiche, richiedono energia solo per ottenere iniziato. I chimici chiamano questa l'energia di attivazione. È come una collina di energia che le molecole devono salire prima che la reazione venga messa in moto; dopo che inizia, andare in discesa è facile. Tornando all'esempio della benzina in fiamme, il motore dell'auto deve prima fare una scintilla; senza di esso, non succede molto alla benzina. La scintilla fornisce l'energia di attivazione per la benzina da combinare con l'ossigeno.

Catalizzatori e enzimi

I catalizzatori sono sostanze chimiche che riducono l'energia di attivazione di una reazione. Il platino e metalli simili, ad esempio, sono ottimi catalizzatori. Il catalizzatore nel sistema di scarico di una vettura ha un catalizzatore come il platino all'interno. Mentre i gas di scarico lo attraversano, il catalizzatore aumenta le reazioni chimiche in composti di ossido di carbonio e azoto nocivi, trasformandoli in emissioni più sicure. Poiché le reazioni non utilizzano un catalizzatore, un convertitore catalitico può fare il suo lavoro per molti anni. In biologia, gli enzimi sono molecole che catalizzano le reazioni chimiche negli organismi viventi. Si adattano ad altre molecole in modo che le reazioni possano avvenire più facilmente.