Садржај
Хемијске реакције настају када двије супстанце узајамно дјелују да би формирале нова једињења или молекуле. Ови процеси су свеприсутне природе и неопходни су за живот; Насина радна дефиниција живота, на пример, описује га као "самоодржив хемијски систем способан за Дарвинијину еволуцију". Неколико фактора одређује када ће се и хоће ли догодити хемијска реакција.
Судари
Када се два молекула сударају с правом оријентације и довољном силом, може доћи до хемијске реакције. Нису, међутим, сви судари узроковали реакције; атоми или молекули морају бити у стању да се рекомбинују да би формирали нова једињења. Атоми хелија, на пример, су инертни; они неће реаговати са другим гасовима јер је њихова спољашња електронска овојница већ пуна.
Разбијање веза између атома заузима енергију, док формирање нових веза ослобађа енергију. Ако комбинација два атома има нижу енергију од појединачних атома, једињење које ови атоми формирају је стабилно. Можемо користити термодинамику да предвидимо да ли ће се таква реакција догодити.
Ентропија
Ентропија је мерило поремећаја. Други закон термодинамике каже да се ентропија затвореног система никада не може смањити. Ако реакција повећава укупну ентропију система и његове околине, реакција ће бити спонтана. Реакције које нису спонтане настају само када су спојене са спонтаном реакцијом или као резултат обављања рада на систему (тј. Трошењем енергије, што изазива пораст нето ентропије). Због тога се укупна ентропија универзума увек повећава.
Као пример, ваше тело даје реакције које нису спонтане (нпр. Синтеза протеина) користећи реакције које ослобађају енергију и узрокују велико повећање укупне ентропије (нпр. Метаболизам глукозе).
Комплетну ентропију је тешко измерити, па хемичари предвиђају да ли ће реакције бити спонтане израчунавањем Гиббсове слободне енергије, коју они дефинишу као топлоту апсорбирану реакцијом при константном притиску, минус температуру, умноживши промену ентропије система. Негативна Гиббсова слободна енергија указује на спонтану реакцију.
Равнотежа
Чињеница да је реакција спонтана не значи да се брзо дешава. Реакције између атома угљеника у дијаманту су спонтане, али су те реакције толико спора да дијаманти трају веома дуго.
Реакције такође могу достићи стање равнотеже; када се две супротне реакције одвијају једнаком брзином, нема нето повећања количине производа или реактаната. Сви ови фактори - промена ентропије изазвана реакцијом, кинетика реакције и равнотежна тачка реакције - важни су у одређивању да ли ће се реакција догодити и како ће изгледати.