Χημικές Αντιδράσεις

                                  Χημικές Αντιδράσεις

Σε όλες τις διαδικασίες που έχουμε περιγράψει μέχρι τώρα, τα άτομα και τα ιόντα δεν έχουν αλλάξει συνδυασμούς, αλλά φυσικά υπάρχουν περιπτώσεις στις οποίες τα άτομα πράγματι αλλάζουν συνδυασμούς, σχηματίζοντας νέα μόρια.

Μία διαδικασία στην οποία η διάταξη των ατόμων συμβαίνει να αλλάζει την ονομάζουμε χημική αντίδραση. Οι μέχρι τώρα άλλες διαδικασίες που περιγράφηκαν ονομάζονται φυσικές διαδικασίες, αλλά υπάρχει μια χτυπητή διαφορά μεταξύ των δύο. (Η Φύση δεν ενδιαφέρεται πώς τις ονομάζουμε, αλλά απλά κρατά τη διαφορά μεταξύ τους). Ας υποθέσουμε τώρα ότι άνθρακας καίγεται σε περιβάλλον οξυγόνου. Στην περίπτωση του οξυγόνου, δύο άτομα οξυγόνου κολλούν μεταξύ τους πολύ ισχυρά. (Γιατί όχι τρία η ακόμη τέσσερα άτομα οξυγόνου δεν κολλούν μεταξύ τους; Αυτό είναι ένα από τα πολύ ιδιαίτερα συνηθισμένα χαρακτηριστικά τέτοιων ατομικών διαδικασιών. Τα άτομα είναι πολύ επιλεκτικά: Αρέσκονται να σχηματίζουν συγκεκριμένους ιδιαίτερους συνδυασμούς με άλλα άτομα, και τους αρέσουν ορισμένες ιδιαίτερες κατευθύνσεις κ.λ.π. Είναι δουλειά της φυσικής να αναλύει γιατί κάθε άτομο θέλει ότι θέλει. Αναμφίβολα όμως, δύο άτομα οξυγόνου σχηματίζουν ένα μόριο οξυγόνου.)

Τα άτομα άνθρακα υποτίθεται ότι σχηματίζουν ένα κρυσταλλικό στερεό το οποίο μπορεί να είναι γραφίτης ή διαμάντι. Τώρα για παράδειγμα, ένα από τα μόρια οξυγόνου μπορεί να έλθει σε επαφή με τον άνθρακα, και κάθε ένα άτομο μπορεί να διαλέξει ένα άτομο άνθρακα και να σχηματίσει ένα νέο συνδυασμό- «άνθρακας- οξυγόνο»- το οποίο είναι ένα μόριο ενός αερίου πού ονομάζεται μονοξείδιο του άνθρακα. Του έχει δοθεί η χημική ονομασία CO. Είναι πολύ απλό: τα γράμματα «CO» είναι πρακτικά η εικόνα αυτού του μορίου. Αλλά ο άνθρακας έλκει το οξυγόνο πολύ περισσότερο από ότι το οξυγόνο έλκει το οξυγόνο ή ο άνθρακας τον άνθρακα. Αν και σε αυτή τη διαδικασία το οξυγόνο μπορεί να εμφανίζεται με πολύ μικρή ενέργεια, το οξυγόνο και ο άνθρακας θα αντιδράσουν με τρομερά μεγάλη σφοδρότητα και ένταση και κάθε τι γύρω θα μαζέψει την ενέργεια. Ένα μεγάλο ποσό ενέργειας κίνησης, κινητική ενέργεια, γεννιέται τότε. Αυτό το φαινόμενο είναι η καύση. Παίρνουμε θερμότητα από την αντίδραση άνθρακα και οξυγόνου. Η θερμότητα είναι συνήθως στη μορφή μοριακής κίνησης του θερμού αερίου, αλλά σε πολλές περιπτώσεις είναι τόσο μεγάλη πού δημιουργείται φως υπό την μορφή φλόγας.

Επιπροσθέτως το μονοξείδιο του άνθρακα δεν είναι πολύ ικανοποιημένο. Είναι δυνατό για αυτό να προσκολλήσει επάνω του ακόμη ένα άτομο οξυγόνου, ώστε να έχουμε μια πιο πολύπλοκη αντίδραση στην οποία το οξυγόνο συνδυάζεται με άνθρακα, δηλαδή την ίδια στιγμή να συμβαίνει σύγκρουση ενός ατόμου οξυγόνου με ένα μόριο μονοξειδίου του άνθρακα. Έτσι ένα άτομο οξυγόνου μπορεί να προσαρτηθεί στο CO και τελικά να σχηματίσει ένα μόριο, αποτελούμενο από ένα άνθρακα και δύο οξυγόνα, το οποίο συμβολίζεται CO₂ και ονομάζεται διοξείδιο του άνθρακα.

Εάν κάψουμε τον άνθρακα με πολύ μικρή ποσότητα οξυγόνου πολύ γρήγορα (για παράδειγμα σε μια μηχανή αυτοκινήτου, ώστε η αντίδραση να είναι τόσο γρήγορη, ώστε να μην υπάρχει χρόνος να σχηματιστεί διοξείδιο του άνθρακα),  τότε ένα σημαντικό ποσό μονοξειδίου του άνθρακα σχηματίζεται. Σε πολλές τέτοιες αντιδράσεις, ένα μεγάλο ποσό ενέργειας ελευθερώνεται, σχηματίζοντας εκρήξεις , έντονες φλόγες, κ.λ.π., εξαρτώμενο από τις αντιδράσεις. Οι χημικοί έχουν μελετήσει αυτές τις διατάξεις ατόμων, και βρήκαν ότι κάθε ουσία είναι κάποιος τύπος διάταξης ατόμων.