Para la química, ¿por qué reaccionan las sustancias?

No existe una respuesta simple que surja únicamente de las configuraciones electrónicas que se muestran en la tabla periódica, si esto es lo que quiere decir con “Para química …”

¿También sabe que las mismas sustancias que reaccionan a diferentes presiones y temperaturas pueden dar lugar a productos de reacción muy diferentes? (En ciencias de la tierra, esto explica por qué se encuentran diferentes conjuntos minerales en lo profundo del manto de la Tierra en relación con la superficie de la Tierra).

Toda una gama de observaciones nos dice que no es solo la naturaleza intrínseca de las sustancias químicas lo que determina que deben reaccionar: su potencial de reacción es sensible a la temperatura y la presión, y en relación con la estabilidad de los productos potenciales en estas condiciones específicas. En otras palabras, la química debe cumplir con la física.

Es por eso que la química de nivel universitario también cubre los conceptos básicos de la termodinámica (bajo qué condiciones los productos de reacción son más estables que los reactivos) y la cinética (qué tan rápido y en cuántos pasos ocurrirán las reacciones).

Creo que la respuesta de Jeff H Peterson a Si se prefiere aumentar la entropía, ¿por qué también se prefiere formar enlaces químicos? toca todos los conceptos clave relevantes para su pregunta. Si no está familiarizado con el concepto de “energía libre”, lo encontrará muy críptico.

Uno de los desafíos de la termodinámica clásica es que predice bastante bien cómo se comportará la materia a cualquier presión y temperatura, pero predice el “camino” (es decir, los muchos pasos intermedios necesarios en algunas reacciones generales y cuánto tiempo pueden tomar estos pasos individuales) Cuando las sustancias reaccionan entre sí es mucho más difícil, especialmente en sistemas complejos.

Debido a que el nivel de energía libre total del producto es más bajo que el nivel de energía libre total de los reactivos.

Energía libre de Gibbs – Wikipedia

Esta diferencia en el nivel de energía puede considerarse como la gravedad, donde pasas de una energía potencial más alta a una energía potencial más baja.

Potencial gravitacional – Wikipedia

Este es el “por qué”, y no está directamente relacionado con el “cómo” reaccionan; el “si” es siempre una cuestión de energía de activación necesaria para el sistema.

Primero, los materiales que uno encuentra en nuestra vida diaria son estables y tienen un mínimo de energía relativa, como bien sabe. Si ciertos materiales se juntan de manera apropiada y se suministra energía, utilizarán esa energía para reaccionar y formar otras sustancias estables. Le daré un ejemplo con el que está familiarizado. Usted come alimentos específicamente glucosa para obtener energía. Su cuerpo lo procesa a través de una cadena de reacciones y usa la energía para hacer el trabajo, mantenerse caliente y mantenerse vivo. La combinación de glucosa y oxígeno O2 está en un alto nivel de energía. El producto CO2 y H2O está en un bajo nivel de energía, usted usa la energía para mantenerse con vida. Todo bien hasta que te quedes sin glucosa. Pero las plantas absorben CO2 y a través de un proceso, la fotosíntesis, toman la energía de la luz solar y sintetizan glucosa. Hay muchos otros ejemplos que conoce; abre los ojos y la mente.