tl; dr: hace calor
No hay razón para que una reacción química no pueda ocurrir en el vacío. Hay una clase importante de reacciones químicas que involucran oxígeno, proporcionadas por la atmósfera ambiental, pero eso está lejos de todas las reacciones químicas. De hecho, las reacciones químicas más comunes que se enseñan en la escuela secundaria comienzan con algo como:
NaOH + HCl -> H2O + NaCl
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Esto sucede en el agua, no en la atmósfera, y no requiere oxígeno (atmosférico). Dichas reacciones se realizan todo el tiempo “en vacío” en el sentido de que se realizan en un matraz de vacío, es decir, un recipiente de doble pared con vacío en el medio.
El objetivo es evitar que la energía se vaya rápidamente, a través de la conducción. Al medir la temperatura dentro del matraz interno, puede aprender cuánta energía emite la reacción. Todavía pierde energía a través de la radiación, pero es relativamente lenta, por lo que cuanto más rápido tome sus datos, más precisa será.
Las paredes del matraz de vacío evitan que escapen los reactivos. Si realizó la reacción sin ningún recipiente, lo que sucederá (para una reacción exotérmica) es que los átomos aumentarán su energía. El aumento de energía significa una mayor velocidad, por lo que los átomos abandonarán rápidamente el área, probablemente empujando a otros átomos fuera de su camino. Como señala Todd Gardiner, es probable que esto frene la reacción a menos que alguna otra fuerza mantenga unidos los reactivos (por ejemplo, fuerzas intermoleculares, gravedad).
