מגיבים ותוצרים
החומרים שמשתתפים בתגובה בהתחלה נקראים מגיבים, והחומרים החדשים שנוצרים נקראים תוצרים. בתגובה כימית הקשרים בין האטומים במגיבים נשברים, והאטומים מתחברים מחדש בסידור אחר. האטומים עצמם לא נעלמים ולא נוצרים — הם רק מחליפים שותפים.
אפשר לזהות שהתרחשה תגובה כימית לפי כמה סימנים: שינוי צבע, היווצרות גז (בועות), שחרור או קליטה של חום, הופעת אור, או היווצרות משקע — מוצק שמופיע פתאום בתוך תמיסה. סימן אחד לבדו לא תמיד מוכיח תגובה: גם מים רותחים יוצרים בועות, אבל זה רק שינוי מצב צבירה, שינוי פיזיקלי.
חוק שימור המסה
במאה ה־18 ערך הכימאי הצרפתי אנטואן לבואזיה ניסויים בכלים סגורים ושקל בזהירות את החומרים לפני התגובה ואחריה. הוא גילה שהמסה הכוללת נשארת זהה. זה חוק שימור המסה: בתגובה כימית בכלי סגור, מסת המגיבים שווה למסת התוצרים.
אז למה עץ שנשרף נעשה קל יותר? כי חלק מהתוצרים הם גזים — פחמן דו־חמצני ואדי מים — שבורחים לאוויר. ולמה מסמר חלוד כבד יותר ממסמר חדש? כי הברזל התחבר לחמצן מהאוויר, והחמצן הוסיף מסה. אם אוספים את כל החומרים, כולל הגזים, המסה תמיד מתאזנת.
ניסוח ואיזון תגובה
כימאים כותבים תגובה בעזרת נוסחאות וחץ: המגיבים משמאל, התוצרים מימין (בכתב הלועזי), והחץ פירושו ״הופכים ל־״. למשל, בעירת גז מתאן, הגז שבכיריים: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. מולקולת מתאן אחת ושתי מולקולות חמצן הופכות למולקולת פחמן דו־חמצני אחת ולשתי מולקולות מים.
מכיוון שאטומים לא נוצרים ולא נעלמים, מספר האטומים מכל סוג חייב להיות שווה בשני צדי החץ. בדוגמה: אטום פחמן אחד בכל צד; ארבעה אטומי מימן בכל צד; וארבעה אטומי חמצן בכל צד — שניים בכל מולקולת O₂ משמאל, שניים ב־CO₂ ועוד שניים בשתי מולקולות המים מימין. המספרים הגדולים שלפני הנוסחאות נקראים מקדמים, ובעזרתם מאזנים את התגובה.
אנרגיה וקצב תגובה
יש תגובות שמשחררות אנרגיה לסביבה, בדרך כלל כחום ואור — כמו בעירה. הן נקראות תגובות אקסותרמיות. יש תגובות שקולטות אנרגיה מהסביבה, כמו התגובה בשקית קירור של עזרה ראשונה, שמתקררת כשמפעילים אותה. אלה תגובות אנדותרמיות.
קצב התגובה תלוי בכמה גורמים. בטמפרטורה גבוהה החלקיקים נעים מהר יותר ומתנגשים יותר, ולכן מזון מתקלקל לאט במקרר. כשמגדילים את שטח הפנים, למשל טוחנים חומר לאבקה, התגובה מהירה יותר. גם ריכוז גבוה של מגיבים מאיץ אותה. ויש חומרים מיוחדים, זרזים, שמאיצים תגובה בלי להתכלות בעצמם. בגוף שלנו פועלים זרזים טבעיים שנקראים אנזימים, למשל אנזימי העיכול.