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रासायनिक प्रतिक्रिया तब होती है जब दो पदार्थ नए यौगिक या अणु बनाने के लिए परस्पर क्रिया करते हैं। ये प्रक्रियाएं प्रकृति में सर्वव्यापी हैं और जीवन के लिए आवश्यक हैं; उदाहरण के लिए, जीवन की परिभाषा काम करने वाले नासा इसे "डार्विनियन विकास में सक्षम आत्मनिर्भर रासायनिक प्रणाली" के रूप में वर्णित करते हैं। कई कारक निर्धारित करते हैं कि कब और क्या रासायनिक प्रतिक्रिया होगी।
टक्कर
जब दो अणु सही अभिविन्यास और पर्याप्त बल के साथ टकराते हैं, तो एक रासायनिक प्रतिक्रिया हो सकती है। हालांकि सभी टकराव प्रतिक्रियाओं का कारण नहीं होते हैं; परमाणुओं या अणुओं को नए यौगिक बनाने के लिए पुनर्संयोजन करने में सक्षम होना चाहिए। हीलियम परमाणु, उदाहरण के लिए, अक्रिय हैं; वे अन्य गैसों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करेंगे क्योंकि उनका सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉन खोल पहले से ही भरा हुआ है।
परमाणुओं के बीच बंधनों को तोड़ने से ऊर्जा बनती है, जबकि नए बांड ऊर्जा का निर्माण करते हैं। यदि दो परमाणुओं के संयोजन में व्यक्तिगत परमाणुओं की तुलना में कम ऊर्जा होती है, तो इन परमाणुओं का यौगिक स्थिर होता है। हम थर्मोडायनामिक्स का उपयोग यह अनुमान लगाने के लिए कर सकते हैं कि क्या ऐसी प्रतिक्रिया होगी।
Entropy
एन्ट्रॉपी विकार का एक उपाय है। ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम मानता है कि एक बंद प्रणाली की एन्ट्रापी कभी कम नहीं हो सकती। यदि एक प्रतिक्रिया प्रणाली और उसके आस-पास के कुल एन्ट्रापी को बढ़ाती है, तो प्रतिक्रिया सहज होगी। प्रतिक्रियाएँ जो स्वतःस्फूर्त नहीं होती हैं, केवल एक सहज प्रतिक्रिया के साथ युग्मित होने पर, या एक सिस्टम पर काम करने के परिणामस्वरूप (जैसे, ऊर्जा का विस्तार करके, जो शुद्ध एन्ट्रापी में वृद्धि का कारण बनता है)। नतीजतन, ब्रह्मांड की कुल एंट्रोपी हमेशा बढ़ जाती है।
एक उदाहरण के रूप में, आपके शरीर की शक्तियां प्रतिक्रियाओं का उपयोग नहीं करती हैं (जैसे, प्रोटीन संश्लेषण) उन प्रतिक्रियाओं का उपयोग करती हैं जो ऊर्जा को छोड़ती हैं और कुल एन्ट्रॉपी (जैसे, ग्लूकोज चयापचय) में बड़ी वृद्धि का कारण बनती हैं।
कुल एन्ट्रापी को मापना मुश्किल है, इसलिए केमिस्ट यह अनुमान लगाते हैं कि क्या गिब्स मुक्त ऊर्जा की गणना करके प्रतिक्रियाएं सहज होंगी, जिसे वे निरंतर दबाव पर एक प्रतिक्रिया द्वारा अवशोषित गर्मी के रूप में परिभाषित करते हैं, तापमान को घटाते हुए, सिस्टम के प्रवेश में परिवर्तन को गुणा करते हैं। एक नकारात्मक गिब्स मुक्त ऊर्जा एक सहज प्रतिक्रिया का संकेत देती है।
संतुलन
तथ्य यह है कि एक प्रतिक्रिया सहज नहीं है हमेशा इसका मतलब है कि यह तेजी से होता है। हीरे में कार्बन परमाणुओं के बीच प्रतिक्रियाएं सहज होती हैं, लेकिन ये प्रतिक्रियाएं इतनी धीमी होती हैं कि हीरे बहुत लंबे समय तक चलते हैं।
प्रतिक्रियाएं भी संतुलन की स्थिति तक पहुंच सकती हैं; जब दो विपरीत प्रतिक्रियाएं समान दर पर होती हैं, तो उत्पाद या अभिकारक की मात्रा में कोई शुद्ध वृद्धि नहीं होती है। ये सभी कारक - एक प्रतिक्रिया के कारण एन्ट्रापी में परिवर्तन, प्रतिक्रिया के कैनेटीक्स और प्रतिक्रिया के संतुलन बिंदु - यह निर्धारित करने में महत्वपूर्ण हैं कि क्या प्रतिक्रिया होगी और यह कैसा दिखेगा।