Vsebina
Kemične reakcije nastanejo, kadar dve snovi medsebojno delujeta in tvorita nove spojine ali molekule. Ti procesi so po naravi vseprisotni in so bistveni za življenje; Nasina delovna definicija življenja jo na primer opisuje kot "samooskrben kemični sistem, ki je sposoben Darwinove evolucije." Več dejavnikov določa, kdaj in ali bo prišlo do kemične reakcije.
Trki
Ko dve molekuli trčita s pravo usmeritvijo in zadostno silo, lahko pride do kemične reakcije. Vendar vsi trki ne povzročajo reakcij; atomi ali molekule morajo biti sposobni rekombinirati, da tvorijo nove spojine. Na primer helijevi atomi so inertni; ne bodo reagirali z drugimi plini, ker je njihova zunanja elektronska lupina že polna.
Prekinitev vezi med atomi zavzame energijo, oblikovanje novih vezi pa sprošča energijo. Če ima kombinacija dveh atomov nižjo energijo od posameznih atomov, je spojina, ki jo ti atomi tvorijo, stabilna. S pomočjo termodinamike lahko napovemo, ali se bo pojavila takšna reakcija.
Entropija
Entropija je merilo motnje. Drugi zakon termodinamike pravi, da se entropija zaprtega sistema nikoli ne more zmanjšati. Če reakcija poveča skupno entropijo sistema in okolice, bo reakcija spontana. Reakcije, ki niso spontane, se pojavijo le, če so povezane s spontano reakcijo ali kot rezultat dela v sistemu (tj. S porabo energije, kar povzroči povečanje entropije). Posledično se celotna entropija vesolja vedno povečuje.
Kot primer, vaše telo napaja reakcije, ki niso spontane (npr. Sinteza beljakovin) z uporabo reakcij, ki sproščajo energijo in povzročajo veliko povečanje celotne entropije (npr. Presnovo glukoze).
Popolno entropijo je težko izmeriti, zato kemiki napovedujejo, ali bodo reakcije spontane z izračunom Gibbsove energije, ki jo opredelijo kot toploto, absorbirano z reakcijo pri konstantnem tlaku, zmanjšano za temperaturo, pomnožijo s spremembo entropije sistema. Negativna Gibbsova prosta energija kaže na spontano reakcijo.
Ravnotežje
Dejstvo, da je reakcija spontana, še vedno ne pomeni, da se zgodi hitro. Reakcije med ogljikovimi atomi v diamantu so spontane, vendar so te reakcije tako počasne, da diamanti trajajo zelo dolgo.
Reakcije lahko dosežejo tudi ravnovesje; kadar se dve enaki reakciji odvijata z enako hitrostjo, ne pride do neto povečanja količine produkta ali reaktantov. Vsi ti dejavniki - sprememba entropije, ki jo povzroči reakcija, kinetika reakcije in ravnotežna točka reakcije - so pomembni pri določanju, ali se bo pojavila reakcija in kako bo izgledala.