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Dans chaque réaction chimique, les liaisons moléculaires établies sont rompues tandis que de nouvelles liaisons se forgent. Les exemples courants incluent la combustion, la réduction et la précipitation. Le réarrangement des atomes produit des composés entièrement nouveaux. Même si un simple contact entre les réactifs peut suffire, la plupart des réactions nécessitent un déclencheur externe, généralement de la chaleur, pour initier le clivage des liaisons. Le résultat dépend de l'interaction des forces moléculaires, des états énergétiques et des conditions environnementales.
Les réactions chimiques créent et rompent les liaisons entre les molécules, produisant ainsi de nouveaux matériaux. Ils peuvent survenir spontanément ou nécessiter un apport énergétique. Rompre les liens absorbe de l’énergie; former des liaisons libère de l'énergie, donc la réaction globale peut être endothermique ou exothermique.
Le fondement de la chimie est la rupture (décomposition) et la formation (synthèse) des liaisons. La décomposition est endothermique car les liaisons stables doivent être surmontées par un apport d'énergie. A l’inverse, la synthèse est exothermique; les atomes atteignent une configuration à plus faible énergie et plus stable, libérant ainsi de l’énergie. Le changement d'énergie net d'une réaction dépend de l'équilibre entre le clivage et la formation de liaisons.
Par exemple, le chauffage de l'oxyde de mercure (II) (√HgO) provoque sa décomposition en mercure métallique et en oxygène gazeux, absorbant ainsi la chaleur.
Les réactions endothermiques nécessitent un apport d'énergie pour rompre les liaisons et lancer le processus. Ils surviennent rarement spontanément. Un exemple est la décomposition thermique de l’oxyde de mercure (II), qui nécessite de la chaleur pour se dérouler. Des réactions endothermiques plus complexes peuvent extraire de la chaleur de leur environnement ; la réaction à l'état solide entre l'hydroxyde de baryum et le chlorure d'ammonium à température ambiante produit du chlorure de baryum et de l'ammoniac tout en refroidissant le mélange, absorbant la chaleur du récipient et de l'air ambiant.
Les réactions exothermiques libèrent de la chaleur et sont souvent auto-entretenues. Les réactions de synthèse, telles que la réaction vigoureuse du sodium avec l'eau, génèrent de l'hydroxyde de sodium et de l'hydrogène gazeux tout en produisant suffisamment de chaleur pour enflammer l'hydrogène. La combustion d’hydrocarbures – bois, essence ou fioul – nécessite une étincelle ou une flamme initiale pour briser quelques liaisons. Une fois que les nouvelles liaisons énergétiquement favorables se forment, la chaleur libérée maintient la réaction, produisant du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau.
Les processus industriels et commerciaux exploitent souvent des réactions exothermiques et auto-entretenues. Leur efficacité et le travail qu'ils fournissent dépendent des réactifs spécifiques et des liaisons qui se brisent et se reforment au cours de la réaction.