Eftersom det är en form av energi spelar värme flera viktiga roller i kemiska reaktioner. I vissa fall behöver reaktioner värme för att börja; en lägereld kräver till exempel en tändsticka och tändning för att få igång den. Reaktioner förbrukar eller producerar värme beroende på vilka kemikalier som är inblandade. Värme avgör också hastigheten med vilken reaktioner inträffar och om de fortsätter i riktning framåt eller bakåt.
Generellt sett hjälper värme att påskynda en kemisk reaktion, eller driva en kemisk reaktion som annars inte skulle kunna inträffa.
Endotermiska och exoterma reaktioner
Många välbekanta kemiska reaktioner, såsom förbränning av kol, rostande och exploderande krut, avger värme; kemister kallar dessa reaktioner exotermiska. Eftersom reaktioner frigör värme ökar de omgivningstemperaturen. Andra reaktioner, som att kombinera kväve och syre för att bilda kväveoxid, tar in värme, vilket minskar den omgivande temperaturen. När de tar bort värme från sin omgivning är dessa reaktioner endotermiska. Många reaktioner både förbrukar och producerar värme, men om nettoresultatet är att avge värme är reaktionen exoterm; annars är den endoterm.
Värme och molekylär kinetisk energi
Värmeenergi manifesterar sig som de slumpmässiga stötande rörelserna av molekyler i materia; när temperaturen på ett ämne ökar, vibrerar och studsar dess molekyler med mer energi och med högre hastigheter. Vid vissa temperaturer övervinner vibrationer de krafter som gör att molekyler fastnar vid varandra, vilket gör att fasta ämnen smälter till vätskor och vätskor att koka till gaser. Gaser reagerar på värme med ökat tryck när molekyler kolliderar mot sin behållare med större kraft.
Arrhenius ekvation
En matematisk formel som kallas Arrhenius-ekvationen kopplar hastigheten på en kemisk reaktion till dess temperatur. Vid absolut noll, en teoretisk temperatur som inte kan nås i en verklig labbmiljö, är värme helt frånvarande och kemiska reaktioner är obefintliga. När temperaturen ökar sker reaktioner. I allmänhet betyder högre temperaturer högre reaktionshastigheter; eftersom molekyler rör sig snabbare är det mer sannolikt att reaktantmolekyler interagerar och bildar produkter.
Le Chateliers princip och värme
Vissa kemiska reaktioner är reversibla: Reaktanter kombineras till bildar produkter och produkter omarrangeras till reaktanter. Ena riktningen släpper ut värme och den andra förbrukar den. När en reaktion kan ske åt båda hållen med lika stor sannolikhet, säger kemister att den är i jämvikt. Le Chateliers princip säger att för reaktioner i jämvikt, tillsats av fler reaktanter till blandningen gör framåtreaktionen mer sannolik och den omvända mindre. Omvänt, tillsats av fler produkter gör den omvända reaktionen mer sannolik. För en exoterm reaktion är värme en produkt; om du lägger till värme till en exoterm reaktion i jämvikt, gör du den omvända reaktionen mer sannolik.
