energie speelt een sleutelrol in chemische processen. Volgens de moderne kijk op chemische reacties moeten bindingen tussen atomen in de reagentia worden verbroken, en de atomen of moleculen worden weer in producten samengevoegd door nieuwe bindingen te vormen. Energie wordt geabsorbeerd om bindingen te breken, en energie wordt geëvolueerd als bindingen worden gemaakt. In sommige reacties is de energie die nodig is om bindingen te breken groter dan de energie die wordt geëvolueerd bij het maken van nieuwe bindingen, en het netto resultaat is de absorptie van energie., Een dergelijke reactie zou endotherm zijn als de energie in de vorm van warmte is. Het tegenovergestelde van endotherm is exotherm; in een exotherme reactie wordt energie als warmte geëvolueerd. De meer algemene termen exoerge (geëvolueerde energie) en endoerge (vereiste energie) worden gebruikt wanneer het om andere vormen van energie dan warmte gaat.
veel voorkomende reacties zijn exotherm. De vorming van verbindingen uit de samenstellende elementen is bijna altijd exotherm. De vorming van water uit moleculaire waterstof en zuurstof en de vorming van een metaaloxide zoals calciumoxide (CaO) uit calciummetaal en zuurstofgas zijn voorbeelden. Een van de algemeen herkenbare exotherme reacties is de verbranding van brandstoffen (zoals de eerder genoemde reactie van methaan met zuurstof).,
de vorming van gebluste kalk (calciumhydroxide, Ca(OH)2) bij toevoeging van water aan kalk (CaO) is exotherm. CaO(s) + H2O (l) → Ca(OH)2(s) deze reactie treedt op wanneer water wordt toegevoegd aan droog Portlandcement om beton te maken, en warmte-evolutie van energie als warmte is duidelijk omdat het mengsel warm wordt.
niet alle reacties zijn exotherm (of EXO-allergisch). Een paar verbindingen, zoals stikstofmonoxide (NO) en hydrazine (N2H4), vereisen energie-input wanneer ze uit de elementen worden gevormd., De afbraak van kalksteen (CaCO3) om kalk (CaO) te maken is ook een endotherm proces; het is noodzakelijk om kalksteen te verhitten tot een hoge temperatuur om deze reactie te voorkomen. CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2(g) de ontleding van water in zijn elementen door het proces van elektrolyse is een ander endoerg proces. Elektrische energie wordt gebruikt in plaats van warmte-energie om deze reactie uit te voeren. 2 H2O(g) → 2 H2 (g) + O2 (g) in het algemeen bevordert de ontwikkeling van warmte in een reactie de omzetting van reagentia in producten. Entropie is echter belangrijk bij het bepalen van de voorkeur van een reactie., Entropie is een maat voor het aantal manieren waarop energie in elk systeem kan worden verdeeld. Entropie verklaart het feit dat niet alle beschikbare energie in een proces kan worden gemanipuleerd om werk te doen.
een chemische reactie zal de vorming van producten bevorderen als de som van de veranderingen in entropie voor het reactiesysteem en de omgeving positief is. Een voorbeeld is hout verbranden. Hout heeft een lage entropie. Wanneer hout brandt, produceert het AS, evenals de stoffen met hoge entropie kooldioxide gas en waterdamp. De entropie van het reagerende systeem neemt toe tijdens de verbranding., Even belangrijk is dat de warmte-energie die door de verbranding naar de omgeving wordt overgebracht, de entropie in de omgeving verhoogt. De totale entropieveranderingen voor de stoffen in de reactie en de omgeving zijn positief en de reactie is productgebonden.
wanneer waterstof en zuurstof reageren om water te vormen, is de entropie van de producten kleiner dan die van de reagentia. Deze afname van de entropie wordt echter gecompenseerd door de toename van de entropie van de omgeving als gevolg van de warmte die door de exotherme reactie naar de omgeving wordt overgebracht., Ook vanwege de algemene toename van de entropie is de verbranding van waterstof productvriendelijk.