Bei einer chemischen Reaktion treten Stoffveränderungen auf. Neben der Stoffänderung treten auch Energieänderungen auf. Da Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann, kann eine Energieform (z.B. Wärmeenergie) nur durch Umwandlung aus einer anderen Energieform erzeugt werden.
Während einer exothermen Reaktion wird innere Energie der Edukte in andere Energieformen freigesetzt, meistens in Wärmeenergie und an die Umgebung freigegeben. Daher besitzen die Reaktionsprodukte einer exothermen Reaktion eine geringere Energie als die Edukte. Die freigesetzte Energie muss aber nicht als Wärmeenergie erscheinen, es gibt Reaktionen, bei denen Energie während einer exothermen Reaktion beispielsweise als Licht oder elektrische Energie freigesetzt wird.
Nicht bei jeder Reaktion wird Energie freigesetzt. So wird bei endothermen Reaktionen Energie, meist Wärmeenergie, aus der Umgebung aufgenommen. Die Produkte bei dieser Reaktion sind dadurch Energiereicher als die Edukte.
Damit Teilchen überhaupt mit beobachtbarer Geschwindigkeit reagieren, muss jedem Teilchen eine bestimmte Energiemenge, die Aktivierungsenergie Ea, zugeführt werden, auch exothermen Reaktionen. Bei endothermen Reaktion muss dabei eine größere Aktivierungsenergie zugeführt werden, als bei exothermen Reaktion.
setzt sich zusammen aus:
Eine exotherme Reaktion ist eine chemische Reaktion, bei der Energie in Form von Wärme freigesetzt wird.
Eine endotherme Reaktion ist eine chemische Reaktion, bei der Energie aus der Umgebung aufgenommen wird.
Bei einer exothermen Reaktion erhöht sich die Temperatur der Umgebung, da Energie freigesetzt wird.
Bei einer endothermen Reaktion sinkt die Temperatur der Umgebung, da Energie aufgenommen wird.
Bei exothermen Reaktionen ist das Energiediagramm abfallend, weil die Produkte weniger Energie haben als die Ausgangsstoffe – es wird Energie freigesetzt.
Normalerweise sind chemische Reaktionen entweder endotherm oder exotherm. In seltenen Fällen können sie jedoch sowohl Energie freisetzen als auch aufnehmen, abhängig von den spezifischen Reaktionsbedingungen.
Die Aktivierungsenergie ist die Menge an Energie, die benötigt wird, um eine chemische Reaktion zu starten. Sie ist die Energie, die benötigt wird, um die Ausgangsstoffe in einen aktivierten Zustand zu bringen.
Eine chemische Reaktion ist energetisch günstig, wenn das Endergebnis eine geringere Energie hat als der Ausgangszustand. Dies bedeutet in der Regel, dass die Reaktion exotherm ist.
Ein Katalysator verringert die Aktivierungsenergie einer Reaktion, was sich in niedrigeren Energiediagrammen zeigt. Er verändert jedoch nicht die Gesamtenergiebilanz der Reaktion.
Ein Energieprofil einer chemischen Reaktion zeigt die Energieänderungen während einer Reaktion. Es zeigt, wie die Energie der Reaktanden und Produkte im Verlauf der Reaktion steigt oder fällt.