9.4. Химические реакции

  Молекулы находятся в непрерывном движении и, двигаясь, сталкиваются друг с другом. Обычно при этом они просто отскакивают в разные стороны, так как их электронные оболочки отталкиваются, но сильное соударение может высвободить достаточно энергии для того, чтобы вызвать перегруппировку электронов в двух столкнувшихся молекулах и возникновение нового набора связей, т.е.

вызвать образование новых соединений. Это явление и называют химической реакцией.
Реакции часто записывают в виде уравнений. Ниже приведено в качестве примера уравнение, описывающее горение болотного газа (метана):

В таком уравнении исходные вещества указывают слева, а продукты реакции-справа, после стрелки. Цифра 2 перед 02 и Н20 показывает, что на сжигание одной молекулы метана расходуются две молекулы кислорода и что на каждую образовавшуюся молекулу двуокиси углерода образуется по две молекулы воды.
На образование химических связей метана, г. е. связей между атомом углерода и атомами водорода, потребовалось некоторое количество энергии, и часть этой энергии запасена в образовавшихся связях. При разрыве связей запасенная в них энергия высвобождается и часть ее расходуется на образование новых связей в молекулах двуокиси углерода и воды. Однако суммарная энергия связей в двуокиси углерода и воде ниже, чем в исходных веществах (метане и кислороде); остальная энергия выделяется при реакции в виде тепла.

Стрелка в химическом уравнении обращена в сторону более низкой суммарной энергии связей, т.е. она указывает, в каком направлении реакция стремится идти (из гл. 5 мы знаем, что в энергетическом смысле все процессы направлены «вниз»).
Рассматриваемая нами реакция горения метана сопровождается выделением энергии, но эта реакция не может начаться до тех пор, пока не будет затрачено некоторое количество энергии на то, чтобы «запустить» ее. При комнатной температуре большая часть соударений между молекулами метана и кислорода не обеспечивает выделения достаточного количества энергии; поэтому скорость реакции в таких условиях очень мала. Эту скорость можно повысить, воспользовавшись горящей спичкой как источником дополнительной тепловой энергии, повышающей скорость молекул; они теперь сталкиваются чаще и с большей силой, так что реакция идет быстро. А после того как реакция началась, она сама поставляет достаточно тепловой энергии, так что все больше и больше молекул метана вступает во взаимодействие с молекулами кислорода, т.е. скорость реакции стремительно растет.
Иногда стрелки в химическом уравнении обращены в противоположные стороны:
Такая двойная стрелка означает, что разница в энергии между двумя сторонами уравнения не слишком велика, так что реакция обратима; в зависимости от условий она может идти как слева направо, так и справа налево. 

Еще по теме 9.4. Химические реакции:

1. Эфир и химические реакции. Катализ
2. 3.5.2. Физико-химическая организация хромосом эукариотической клетки 3.5.2.1. Химический состав хромосом
3. Трансферазные реакции. 
4. Принцип «цепной реакции»
5. ЭВОЛЮЦИЯ ЗАЩИТНЫХ РЕАКЦИИ РАСТЕНИЙ
6. Вторая фаза метаболизма ксенобиотиков (реакции синтеза и конъюгации). 
7. Фотопериодическая реакция (ФПР)
8. Реакции на дефицит воды
9. Фотопериодическая реакция и температура
10. Определение алкалоидов качественными реакциями
11. Реакции насекомых на неблагоприятные условия