Речовини, взаємодіючи один з одним, піддаються різним змінам і перетворенням. Фізичним зміною речовини називають таке изме-ня, при якому внутрішня будова, склад і властивості не піддаються зміні (наприклад, нагрівання, плавлення, випаровування). Хімічними змінами речовини називають такі, коли в результаті взаємодії результат-них речовин (хімічної реакції) з'являються одне або кілька інших речовин, що відрізняються від первоначаль-них складом, структурою і властивостями.
Вивченням швидкості і особливостей протікання хі-чеських реакцій займається хімічна кінетика. Осно-вополагающім для хімічної кінетики є уявлення про те, що вихідні речовини, що вступають в хімічну реакцію, надзвичайно рідко безпосередній-но перетворюються в її продукти. У більшості випадків реакція проходить ряд послідовних і паралельних стадій, на яких утворюються і витрачаються переможе-точні речовини. Число послідовних стадій може бути дуже велике - в ланцюгових реакціях їх десятки і сотні тисяч. Час життя проміжних речовин весь-ма різноманітно: одні цілком стабільні, інші суті-ють в рівноважному стані частки секунди. Вивчення ско-рости протікання хімічних процесів показало, що хі-мічні реакції протікають тим швидше, чим вище температура, тиск і концентрація реагентів.
На швидкість деяких хімічних реакцій можна впливати присутністю невеликої кількості визначений-них речовин, які самі в реакції участі не приймають. Речовини ці називаються каталізаторами. Катали-затори бувають позитивними, які прискорюють реакцію, і негативними - уповільнюють її (інгібітори). Каталітичне прискорення хімічної реакції називається катализом і є прийомом сучасної хімічної технології (виробництво полімерних матеріалів, синтетичного палива і ін.). Вважається, що питома вага каталітічес-ких процесів в хімічній промисловості досягає 80%. Завдяки каталізу істотно підвищилася ефективність економіки хімічної промисловості, по-кільки прискорення хімічних реакцій помітно впливає на зниження витрат виробництва.
Енергія хімічних реакцій виникає за рахунок зміни в системі або внутрішньої енергії, або ентальпії. Внутрішня енергія - це загальний запас енергії системи, який складається з енергії руху і взаємодії молекул, енергії руху і взаємодії ядер і електронів в атомах і молекулах. Ентальпії називають величину:
де U - внутрішня енергія системи;
V - об'єм системи.
Приріст ентальпії одно теплоті, отриманої системою в изобарном (без зміни тиску) процесі. Переважна більшість хімічних реакцій про-виходить при постійному тиску. Тому енергетичний ефект реакції оцінюється саме зміною ентальпії або тепловим ефектом реакції.
Хімічні реакції, при протіканні яких відбувається зменшення ентальпії системи і в зовнішнє середовище виділяється теплота, називаються екзотермічні. Реакції, в результаті яких ентальпія зростає і система поглинає теплоту ззовні, називаються ендотермічними.
Багато реакції є оборотними. тобто протікають як в прямому, так і в зворотному напрямках. Стан, в якому швидкість зворотної реакції стає рівною швидкості прямої реакції, називається хімічес-ким рівновагою. Кількісною характеристикою є константа хі-мічного рівноваги, що дорівнює відношенню твори рівноважних кон-центраций продуктів реакції і вихідних речовин.
Стан хімічної рівноваги при незмінних зовнішніх умовах може зберігатися як завгодно довго. Насправді ж реальні системи зазвичай відчувають різні впливи (зміна температури, тиску або концентрації реагентів), що виводять систему зі стану рівноваги. Зміни, що відбуваються в системі в результаті зовнішніх впливів, визначаються принципом рухомого рівноваги - принципом Ле Шательє.
Суть його полягає в тому, що зовнішній вплив на систему, що знаходиться в стані рівноваги, призводить до зміщення цієї рівноваги в напрямку, при якому ефект виробленого впливу послаблюється. Зовнішній вплив на систему змінює співвідношення між швидкостями прямого і зворотного процесу, сприяючи тому з них, який протидіє зовнішньому впливу.
Наприклад, при збільшенні (зменшенні) концентрації будь-якого з речовин одно-весіе зміщується в бік його витрачання (освіти). Збільшення (зменшення) температури зміщує рівновагу в бік ендотермічної (екзотермічної) реакції. Підвищення тиску збільшує концентрації газоподібних речовин, що знаходяться в рівноважної системі в меншому обсязі.