Reaksi kimia
Reaksi eksotermik terjadi apabila H bernilai negatif dan energi dilepaskan. Contoh reaksi eksotermik adalah presipitasi dan kristalisasi, dimana sebuah padatan terbentuk dari gas atau cairan. Kebalikannya, dalam reaksi endotermik, panas diambil dari lingkungan. Hal ini dapat dilakukan dengan meningkatkan entropi sistem. Karena kenaikan entropi berbanding lurus dengan
suhunya, maka kebanyakan reaksi endotermik dilakukan pada suhu tinggi. Kebalikannya, kebanyakan reaksi eksotermik dilakukan pada suhu yang rendah. Perubahan temperatur kadang-kadang dapat mengubah arah reaksi, seperti contohnya pada reaksi Boudouard:
C O 2 + C  2 C O;  H = + 172.45 k J  m o l  1 displaystyle mathrm CO_2+Crightleftharpoons 2 CO;quad Delta H=+172.45 kJcdot mol-1
Reaksi antara karbon dioksida dan karbon untuk membentuk karbon monoksida ini merupakan reaksi endotermik dengan suhu di atas 800 °C dan menjadi reaksi eksotermik jika suhunya dibawah suhu ini
Reaksi juga dapat diketahui dengan energi dalam yang menyebabkan perubahan pada entropi, volume, dan potensial kimia.
d U = T d S  p d V +  d n displaystyle mathrm d U=T,dS-p,dV+mu ,dn! U: energi dalam, S: entropi, p: tekanan, : potensial kimia, n: jumlah molekul, d: tanda yang artinya perubahan kecil
Beragamnya reaksi-reaksi kimia dan pendekatan-pendekatan yang dilakukan dalam mempelajarinya mengakibatkan banyaknya cara untuk mengklasifikasikan reaksi-reaksi tersebut, yang sering kali tumpang tindih. Di bawah ini adalah contoh-contoh klasifikasi reaksi kimia yang biasanya digunakan.
Dalam reaksi kombinasi langsung atau sintesis, dua atau lebih senyawa sederhana bergabung membentuk senyawa baru yang lebih kompleks. Dua reaktan atau lebih yang bereaksi menghasilkan satu produk juga merupakan salah satu cara untuk mengetahui kalau itu reaksi sintesis. Contoh dari reaksi ini adalah gas hidrogen bergabung dengan gas oksigen yang hasilnya adalah air.
Contoh lainnya adalah gas nitrogen bergabung dengan gas hidrogen akan membentuk amoniak, dengan persamaan reaksi:
Reaksi dekomposisi atau analisis adalah kebalikan dari reaksi sintesis. Sebuah senyawa yang lebih kompleks akan dipecah menjadi senyawa yang lebih sederhana. Contohnya adalah molekul air yang dipecah menjadi gas oksigen dan gas hidrogen, dengan persamaan reaksi:
Dalam reaksi penggantian tunggal atau substitusi, sebuah elemen tunggal menggantikan elemen tunggal lainnya di suatu senyawa. Contohnya adalah logam natrium yang bereaksi dengan asam klorida akan menghasilkan natrium klorida atau garam dapur, dengan persamaaan reaksi:
Dalam reaksi penggantian ganda, dua senyawa saling berganti ion atau ikatan untuk membentuk senyawa baru yang berbeda. Hal ini terjadi ketika kation dan anion dari 2 senyawa yang berbeda saling berpindah tempat, dan membentuk 2 senyawa baru. Rumus umum dari reaksi ini adalah:
Contoh dari reaksi penggantian ganda adalah timbal (II) nitrat bereaksi dengan kalium iodida untuk membentuk timbal (II) iodida dan kalium nitrat, dengan persamaan reaksi:
Contoh lainnya adalah natrium klorida (garam dapur) bereaksi dengan perak nitrat membentuk natrium nitrat dan perak klorida, dengan persamaan reaksi:
Reaksi redoks dapat dipahami sebagai transfer elektron dari salah satu senyawa (disebut reduktor) ke senyawa lainnya (disebut oksidator). Dalam proses ini, senyawa yang satu akan teroksidasi dan senyawa lainnya akan tereduksi, oleh karena itu disebut redoks. Oksidasi sendiri dimengerti sebagai kenaikan bilangan oksidasi, dan reduksi adalah
penurunan bilangan oksidasi. Dalam praktiknya, transfer dari elektron ini akan selalu mengubah bilangan oksidasinya, tetapi banyak reaksi yang diklasifikasikan sebagai reaksi redoks walaupun sebenarnya tidak ada elektron yang berpindah (seperti yang melibatkan ikatan kovalen).
2 S (aq) + I (aq)  S (aq) + 2 I (aq) Yang mana I direduksi menjadi I dan S (anion tiosulfat) dioksidasi menjadi S.
Untuk mengetahui reaktan mana yang akan menjadi agen pereduksi dan mana yang akan menjadi agen teroksidasi dapat diketahui dari keelektronegatifan elemen tersebut. Elemen yang mempunyai nilai keelektronegatifan yang rendah, seperti kebanyakan unsur logam, maka akan dengan mudah memberikan elektron mereka dan teroksidasi- elemen ini menjadi reduktor. Kebalikannya, banyak
ion mempunyai bilangan oksidasi tinggi, seperti H, MnO, CrO, Cr, OsO) dapat memperoleh satu atau lebih tambahan elektron, sehingga disebut oksidator.
Jumlah elektron yang diberikan atau diterima pada reaksi redoks dapat diketahui dari konfigurasi elektronn elemen reaktannya. Setiap elemen akan berusaha untuk menjadikan konfigurasi elektronnya sama seperti konfigurasi elemen gas mulia. Logam alkali dan halogen akan memberikan dan menerima satu elektron. Elemen gas alam sendiri sebenarnya tidak aktif secara kimiawi.
Salah satu bagian penting dalam reaksi redoks adalah reaksi elektrokimia, dimana elektron dari sumber listrik digunakan sebagai reduktor. Reaksi ini penting untuk pembuatan elemen-elemen kimia, seperti klorin atau aluminium. Proses kebalikan dimana reaksi redoks digunakan untuk menghasilkan listrik juga ada dan prinsip ini digunakan pada baterai.
Reaksi asam-basa adalah reaksi yang mendonorkan proton dari sebuah molekul asam ke molekul basa. Disini, asam berperan sebagai donor proton dan basa berperan sebagai akseptor proton.
H A + B  A  + H B + displaystyle mathrm HA+Brightleftharpoons A-+HB+  Reaksi asam basa, HA: asam, B: Basa, A-: basa konjugasi, HB+: asam konjugasi
Hasil dari transfer proton ini adalah asam konjugasi dan basa konjugasi. Reaksi kesetimbangan (bolak-balik) juga ada, dan karena itu asam/basa dan asam/basa konjugasinya selalu dalam kesetimbangan. Reaksi kesetimbangan ini ditandai dengan adanya konstanta diasosiasi asam dan basa (dan Kb) dari setiap substansinya. Sebuah reaksi yang khusus dari
reaksi asam-basa adalah netralisasi dimana asam dan basa dalam jumlah yang sama akan membentuk garam yang sifatnya netral.
Reaksi asam basa memiliki berbagai definisi tergantung pada konsep asam basa yang digunakan. Beberapa definisi yang paling umum adalah:
Definisi Arrhenius: asam berdisosiasi dalam air melepaskan ion H3O+; basa berdisosiasi dalam air melepaskan ion OH-. Definisi Brnsted-Lowry: Asam adalah pendonor proton (H+) donors; basa adalah penerima (akseptor) proton. Melingkupi definisi Arrhenius Definisi Lewis: Asam adalah akseptor pasangan elektron; basa adalah pendonor pasangan elektron. Definisi ini melingkupi definisi Brnsted-Lowry.
Presipitasi adalah proses reaksi terbentuknya padatan (endapan) di dalam sebuah larutan sebagai hasil dari reaksi kimia. Presipitasi ini biasanya terbentuk ketika konsentrasi ion yang larut telah mencapai batas kelarutan dan hasilnya adalah membentuk garam. Reaksi ini dapat dipercepat dengan menambahkan agen presipitasi atau mengurangi pelarutnya. Reaksi
presipitasi yang cepat akan menghasilkan residu mikrokristalin dan proses yang lambat akan menghasilkan kristal tunggal. Kristal tunggal juga dapat diperoleh dari rekristalisasi dari garam mikrokristalin.
Reaksi dapat terjadi di antara dua benda padat. Meski begitu, karena tingkat difusi pada zat padat sangat rendah, maka reaksi kimia yang berlangsung terjadi sangat lambat. Reaksi dapat dipercepat dengan cara meningkatkan suhu sehingga akan memecah reaktan, sehingga luas permukaan kontak menjadi lebih besar.
Dalam reaksi fotokimia, atom dan molekul akan menyerap energi (foton) dari cahaya dan mengubahnya ke eksitasi. Atom dan molekul ini lalu dapat melepaskan energi dengan memecahkan ikatan kimia, maka menghasilkan radikal. Reaksi ang termasuk ke dalam reaksi fotokimia di antaranya reaksi hidrogen-oksigen, polimerisasi radikal, reaksi berantai dan reaksi penataan ulang.