Uma reação química é um processo pelo qual as ligações nos átomos de substâncias são reorganizadas para gerar novas substâncias. A matéria não pode ser criada ou destruída em uma reação química—o mesmo tipo e número de átomos que compõem os reagentes ainda estão presentes nos produtos. Apenas o rearranjo de ligações químicas produz novos compostos.
Uma reação química pega em materiais iniciais—os reagentes—e transforma-os em substâncias diferentes—os produtos. As identidades dos elementos são as mesmas em ambos os lados da equação, mas estão dispostas em diferentes substâncias após a reação ocorrer. Em reações químicas, as ligações entre os átomos são quebradas e voltadas a formar, o que significa que os eletrões compartilhados entre os átomos são reorganizados. As reações podem ser espontâneas, ou podem ocorrer apenas na presença de uma fonte de energia—como calor ou luz. Além disso, macromoléculas podem atuar como enzimas—catalisadores que aceleram muito as reações químicas. A maioria das reações biológicas levaria muito tempo a ser concluída sem enzimas.
Alguns tipos de reações avançam irreversivelmente até que todos os reagentes sejam usados, enquanto que outros são reversíveis, com os produtos capazes de ser convertidos de volta aos reagentes se as condições mudarem. Certos tipos de reações químicas, como reações de combustão ou reações de precipitação que formam um produto sólido a partir de duas substâncias dissolvidas, normalmente só ocorrem em uma direção. Um exemplo de reação irreversível é a combustão de combustível de hidrocarbonetos na presença de oxigénio atmosférico, que produz calor e energia leve, gás dióxido de carbono e água. Outras reações ocorrem em qualquer direção até que os reagentes e produtos estejam em equilíbrio—o ponto em que não há alteração fluida de reagentes ou produtos.
Em uma reação química, a matéria não pode ser criada ou destruída, um princípio conhecido como Lei da Conservação da Matéria. No entanto, os produtos formados muitas vezes contêm proporções diferentes de átomos do que os reagentes. Uma equação química equilibrada explica todos os átomos em ambos os lados da equação adicionando coeficientes aos produtos e reagentes até que o número total de cada tipo de átomo seja igual em ambos os lados da equação. Um coeficiente aplica-se a todos os átomos de um composto, assim como um coeficiente matemático aplica-se a todas as variáveis contidas em uma afirmação entre parênteses. Por exemplo, a reação que cria água a partir de gases de hidrogénio e oxigénio é:
H2 + O2 → H2O
Nesta equação desequilibrada, há dois átomos de hidrogénio em cada lado, mas há um número desigual de átomos de oxigénio. Para equilibrar a equação, os coeficientes são adicionados para que haja um número igual de átomos de hidrogénio e oxigénio em ambos os lados:
2H2 + O2 → 2H2O
Na equação equilibrada, há um total de quatro átomos de hidrogénio e dois átomos de oxigénio de cada lado da equação.
Dois processos importantes que dão energia a grande parte de toda a vida na Terra são a fotossíntese, que converte a luz solar no açúcar glicose com seis carbonos, e a respiração celular, que converte glicose em energia utilizável. Estas duas reações essenciais são, no fundo, um par de reações químicas complementares. Organismos fotossintéticos usam a energia da luz solar para converter dióxido de carbono e água em açúcar e oxigénio molecular. A respiração celular é então usada por todos os organismos aeróbicos para quebrar esse açúcar—quer o tenham feito eles ou o consumido—na presença de oxigénio para produzir energia para todas as suas necessidades básicas.
