Vous savez déjà à partir de votre propre expérience, que certaines réactions chimiques, comme le carburant combinant avec l'oxygène, peuvent dégager de la chaleur. Ces réactions sont appelés exothermique. Il est clair que, bien sûr, certaines réactions exothermiques libèrent plus de chaleur par quantité de réactifs consommés que d'autres - combustion de l'essence est beaucoup plus exothermique que la combinaison du vinaigre et du bicarbonate de soude. La différence tient à la nature des liaisons entre les atomes et comment ils se forment.
Bonding
charges opposées attirent. Quand deux atomes se trouvent à proximité, la charge positive sur leurs noyaux est attiré par la charge négative du nuage d'électrons autour de son voisin. Cette force d'attraction signifie que les deux atomes ont une énergie potentielle électrique - tout comme vous élever à 2.000 pieds vous donne augmenté l'énergie potentielle gravitationnelle, parce que la force de gravité agit sur vous. Jusqu'à un certain point, ce qui porte les deux atomes rapprochés diminue leur énergie potentielle, comme la chute vers la surface de la Terre diminue votre énergie potentielle. Passé un certain point, cependant, poussant les atomes rapprochés augmenterait leur énergie potentielle, car les noyaux chargés positivement se repoussent mutuellement.
orbitales moléculaires
Orbitals sont des régions autour d'un atome dans lequel les électrons à un niveau d'énergie donnée seront généralement trouvés. Les obligations sont essentiellement des régions de chevauchement orbital entre deux atomes. Lorsque deux orbitales atomiques de deux atomes se combinent, ils forment deux orbitales moléculaires. Dans l'un de ces derniers, il y a une forte probabilité que les électrons occupant, il sera trouvé entre les deux noyaux; cette soi-disant liaison orbitale a une énergie inférieure à celle des orbitales atomiques d'origine. Dans l'autre orbitale, en revanche, les électrons d'occupation, il ne sera pas trouvée entre les deux noyaux. Cette antiliante orbitale moléculaire a une énergie plus élevée que les orbitales atomiques d'origine. Une liaison ne peut se former entre les deux atomes si le nombre d'électrons dans les orbitales de liaison est supérieur au nombre de antiliante orbitales - car cette configuration se traduit par une diminution de l'énergie.
énergie de sortie
Former des liaisons toujours libère de l'énergie - ce qui implique également que la rupture de liaisons exige toujours de l'énergie. Mais nous savons par les lois de la thermodynamique que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite. Qu'est-ce qui se passe à l'énergie libérée quand une forme d'obligations? Le résultat le plus courant est augmentée mouvement aléatoire des molécules, qui est ce que nous appelons la chaleur. L'énergie libérée par une réaction chimique est égale à l'énergie de toutes les liaisons formées, moins l'énergie consommée par toutes les liaisons rompues. Si une réaction consiste à briser deux liaisons carbone-carbone et formant deux liaisons carbone-oxygène, par exemple, nous avons pu trouver l'énergie libérée en soustrayant l'énergie nécessaire pour briser les deux liaisons carbone-carbone de l'énergie nécessaire pour former les deux carboné obligations d'oxygène.
Produits et Réactifs
Une autre façon de penser à la quantité de chaleur dégagée est en termes de la différence d'énergie entre les produits et réactifs. Lorsqu'une molécule a une énergie plus faible, les chimistes dire qu'il est plus stable. Par conséquent, si les produits d'une réaction sont plus stables que les corps réactionnels, la réaction est exothermique. La différence d'énergie entre les réactifs et les produits correspond à la quantité de chaleur libérée. L'énergie peut aussi être libéré de réactions chimiques sous forme de lumière - en fait, certaines réactions chimiques qui ont lieu dans les bactéries bioluminescentes libèrent de l'énergie exactement de cette manière. En règle générale, cependant, l'énergie est libérée sous forme de chaleur.