Poiché è una forma di energia, il calore svolge molteplici ruoli importanti nelle reazioni chimiche. In alcuni casi, le reazioni hanno bisogno di calore per iniziare; per esempio, un fuoco da campo richiede un fiammifero e un fuoco per iniziare. Le reazioni consumano calore o lo producono a seconda delle sostanze chimiche coinvolte. Il calore determina anche la velocità alla quale si verificano le reazioni e se procedono in direzione avanti o indietro.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

In generale, il calore aiuterà accelerare una reazione chimica, o guidare una reazione chimica che non sarebbe in grado di verificarsi altrimenti.

Reazioni endotermiche ed esotermiche

Molte reazioni chimiche familiari, come la combustione del carbone, l'arrugginimento e facendo esplodere la polvere da sparo, emanare calore; i chimici chiamano queste reazioni esotermiche. Poiché le reazioni liberano il calore, aumentano la temperatura ambiente. Altre reazioni, come la combinazione di azoto e ossigeno per formare l'ossido nitrico, assorbono calore, riducendo la temperatura ambiente. Mentre rimuovono il calore dal loro ambiente, queste reazioni sono endotermiche. Molte reazioni consumano e producono calore, ma se il risultato netto è quello di sprigionare calore, la reazione è esotermica; altrimenti, è endotermico.

Energia cinetica del calore e molecolare

L'energia del calore si manifesta come i movimenti irregolari casuali delle molecole nella materia; all'aumentare della temperatura di una sostanza, le sue molecole vibrano e rimbalzano con più energia ea velocità più elevate. A certe temperature, le vibrazioni superano le forze che fanno aderire le molecole l'una all'altra, facendo sì che i solidi si sciolgano nei liquidi e che i liquidi si trasformino in gas. I gas reagiscono al calore con un aumento di pressione mentre le molecole si scontrano contro il loro contenitore con maggiore forza.

Equazione di Arrhenius

Una formula matematica chiamata equazione di Arrhenius collega la velocità di una reazione chimica alla sua temperatura . A zero assoluto, una temperatura teorica che non può essere raggiunta in un ambiente di laboratorio reale, il calore è completamente assente e le reazioni chimiche sono inesistenti. Man mano che la temperatura aumenta, le reazioni hanno luogo. Generalmente, temperature più alte significano tassi di reazione più rapidi; quando le molecole si muovono più velocemente, le molecole reagenti hanno maggiori probabilità di interagire, formando prodotti.

Principio e calore di Le Chatelier

Alcune reazioni chimiche sono reversibili: i reagenti si combinano per formare prodotti e i prodotti si riorganizzano loro stessi in reagenti. Una direzione rilascia calore e l'altra la consuma. Quando una reazione può avvenire in entrambi i modi con uguale probabilità, i chimici dicono che è in equilibrio. Il principio di Le Chatelier afferma che per le reazioni in equilibrio, l'aggiunta di più reagenti al mix rende più probabile la reazione in avanti e il contrario meno. Viceversa, l'aggiunta di più prodotti rende più probabile la reazione inversa. Per una reazione esotermica, il calore è un prodotto; se si aggiunge calore ad una reazione esotermica in equilibrio, si rende più probabile la reazione inversa.