Les réactions chimiques se produisent lorsque deux substances interagissent pour former de nouveaux composés ou de molécules. Ces processus sont omniprésents dans la nature et indispensable à la vie; La définition de travail de la NASA de la vie, par exemple, décrit comme un «système chimique autonome capable de l'évolution darwinienne." Plusieurs facteurs déterminent quand et si une réaction chimique se produit.
collisions
Lorsque deux molécules entrent en collision avec la bonne orientation et une force suffisante, une réaction chimique peut se produire. toutes les collisions ne provoquent pas des réactions, cependant; les atomes ou les molécules doivent être capables de se recombiner pour former de nouveaux composés. des atomes d'hélium, par exemple, sont inertes; ils ne réagissent pas avec d'autres gaz parce que leur couche électronique externe est déjà plein.
Rupture de liaisons entre les atomes prend de l'énergie, tout en formant de nouvelles liaisons libère de l'énergie. Si une combinaison de deux atomes a une énergie inférieure à celle des atomes individuels, le composé ces atomes forment est stable. Nous pouvons utiliser la thermodynamique de prédire si une telle réaction se produira.
Entropy
Entropique est une mesure du trouble. La deuxième loi de la thermodynamique soutient que l'entropie d'un système fermé ne peut jamais diminuer. Si une réaction augmente l'entropie totale du système et de ses environs, la réaction sera spontanée. Les réactions qui ne sont pas spontanées se produisent uniquement lorsqu'elle est couplée avec une réaction spontanée, ou à la suite d'effectuer le travail sur un système (à savoir, en dépensant l'énergie, ce qui provoque une augmentation de l'entropie nette). Par conséquent, l'entropie totale de l'univers augmente toujours.
A titre d'exemple, les puissances du corps qui ne sont pas des réactions spontanées (par exemple, la synthèse des protéines) en utilisant des réactions qui libèrent de l'énergie et provoquer une forte augmentation de l'entropie totale (par exemple, le métabolisme du glucose).
entropie totale est difficile à mesurer, de sorte que les chimistes prédire si les réactions seront spontanée en calculant l'énergie libre de Gibbs, qu'ils définissent comme la chaleur absorbée par une réaction à pression constante, moins la température, multiplié le changement d'entropie du système. Une énergie libre négative Gibbs indique une réaction spontanée.
Équilibre
Le fait qu'une réaction est spontanée ne signifie pas toujours qu'il se passe rapidement. Les réactions entre les atomes de carbone dans le diamant sont spontanés, mais ces réactions sont si lents que les diamants durent très longtemps.
Les réactions peuvent également atteindre un état d'équilibre; lorsque deux réactions opposées se produisent à un rythme égal, il n'y a pas d'augmentation nette de la quantité du produit ou des réactifs. Tous ces facteurs --- le changement d'entropie provoquée par une réaction, la cinétique de la réaction, et le point de la réaction d'équilibre --- sont importants pour déterminer si une réaction se produit et ce qu'il va ressembler.