NộI Dung
Phản ứng hóa học xảy ra khi hai chất tương tác tạo thành các hợp chất hoặc phân tử mới. Các quá trình này có mặt khắp nơi trong tự nhiên và cần thiết cho cuộc sống; Ví dụ, định nghĩa hoạt động của NASAs về cuộc sống mô tả nó như là một "hệ thống hóa học tự duy trì có khả năng tiến hóa của Darwin". Một số yếu tố xác định khi nào và liệu một phản ứng hóa học sẽ xảy ra.
Sự va chạm
Khi hai phân tử va chạm với định hướng đúng và đủ lực, một phản ứng hóa học có thể xảy ra. Tuy nhiên, không phải tất cả các va chạm đều gây ra phản ứng; các nguyên tử hoặc phân tử phải có khả năng kết hợp lại để tạo thành các hợp chất mới. Các nguyên tử helium, chẳng hạn, là trơ; chúng sẽ không phản ứng với các khí khác vì vỏ electron ngoài cùng của chúng đã đầy.
Phá vỡ liên kết giữa các nguyên tử chiếm năng lượng, trong khi hình thành liên kết mới giải phóng năng lượng. Nếu sự kết hợp của hai nguyên tử có năng lượng thấp hơn các nguyên tử riêng lẻ thì hợp chất các dạng nguyên tử này ổn định. Chúng ta có thể sử dụng nhiệt động lực học để dự đoán liệu một phản ứng như vậy sẽ xảy ra.
Sự hỗn loạn
Entropy là một biện pháp của rối loạn. Định luật nhiệt động lực học thứ hai cho rằng entropy của một hệ kín không bao giờ có thể giảm. Nếu một phản ứng làm tăng tổng số entropy của hệ thống và môi trường xung quanh, phản ứng sẽ tự phát. Các phản ứng không tự phát chỉ xảy ra khi kết hợp với phản ứng tự phát hoặc do kết quả của việc thực hiện trên một hệ thống (tức là, bằng cách sử dụng năng lượng, gây ra sự gia tăng entropy ròng). Do đó, tổng số entropy của vũ trụ luôn tăng.
Ví dụ: cơ thể bạn cung cấp năng lượng cho các phản ứng không tự phát (ví dụ: tổng hợp protein) bằng cách sử dụng các phản ứng giải phóng năng lượng và gây ra sự gia tăng lớn trong tổng số entropy (ví dụ: chuyển hóa glucose).
Tổng entropy rất khó đo lường, vì vậy các nhà hóa học dự đoán liệu các phản ứng sẽ tự phát bằng cách tính năng lượng tự do Gibbs, mà chúng xác định là nhiệt hấp thụ bởi một phản ứng ở áp suất không đổi, trừ nhiệt độ, nhân lên sự thay đổi entropy của hệ thống. Một năng lượng tự do Gibbs âm cho thấy một phản ứng tự phát.
Cân bằng
Thực tế là một phản ứng là tự phát không có nghĩa là nó xảy ra nhanh chóng. Phản ứng giữa các nguyên tử carbon trong kim cương là tự phát, nhưng những phản ứng này chậm đến mức kim cương tồn tại rất lâu.
Phản ứng cũng có thể đạt đến trạng thái cân bằng; khi hai phản ứng trái ngược xảy ra với tốc độ bằng nhau, không có sự gia tăng ròng về lượng sản phẩm hoặc chất phản ứng. Tất cả các yếu tố này, sự thay đổi entropy gây ra bởi một phản ứng, động học của phản ứng và điểm cân bằng của phản ứng là rất quan trọng trong việc xác định xem một phản ứng sẽ xảy ra và nó sẽ như thế nào.