A hidrogén mind a levegő oxigénjével, mind pedig a klórral hevesen, robbanásszerűen egyesült. Mindkét kémiai reakciót hőfelszabadulás és fénykibocsájtás jellemezte. Hőfejlődést és lángot észlelünk a hurkapálca égésénél is. A magnéziumforgács – Bunsen-égő lángjába tartva – ugyancsak hevesen reagál, világító lánggal égett, miközben hő is fejlődött. Ezek a kémiai átalakulások mind exotermek, hiszen fény, hő, esetleg hang kibocsájtása közben mennek végbe a reakciók.

Vajon tényleg exoterm folyamatokról van-e szó, hiszen egyik reakció sem magától indul be? Az energiaminimumra törekvés elve értelmében azt várnánk, hogy az exoterm folyamatok maguktól végbemennek. Ezeket a reakciókat minden esetben melegítéssel, például szikrával vagy égő gyújtópálcával, vagy Bunsen-égővel indítottuk be. Erről a kezdeti energiabetáplálásról azt is gondolhatnánk, hogy a reakció endoterm. A folyamatok megindulása után azonban sokkal több hő (és fény), azaz sokkal több energia adódik át a környezetnek, mint amennyit kezdetben onnan beadagoltunk.

Ha pontosabban kívánjuk felírni az exoterm reakciók energiaviszonyait, akkor a kezdetben beadagolt energiát is feltüntethetjük.

Az energiagát (azaz a képzeletbeli “energiahegy”) nagysága sokmindentől függ. Még ugyanazt a reakciót is lehet többféleképpen, többféle aktiválási gáton keresztül végrehajtani. Az aktiváláshoz szükséges energia nagysága azonban nem befolyásolja az exoterm kémiai átalakulás során felszabaduló hő, azaz a reakcióhő nagyságát.

Az exoterm kémiai reakció energiaviszonyai

Az endoterm kémiai reakciók esetében a folyamat teljes időtartama alatt energiát kell közölni a rendszerrel. Például a levegőben lévő nitrogén és oxigén sem szobahőmérsékleten, de az égő gyufa lángjának hatására sem lép reakcióba egymással. Villámláskor a felszabaduló nagy energia hatására – mintegy 3000 °C-os hőmérsékleten – az oxigén és a nitrogén egyesülhet egymással. A villámlás rövid ideje alatt – kizárólag a villámlás helyén – a légkörben kevés, mérgező nitrogén-monoxid-gáz képződik:

nitrogén + oxigén -----> nitrogén-monoxid

A reakció folyamatos energiafelvételt igényel: 30 g nitrogén-monoxid képződésekor 90 kJ-lal nő a rendszer energiája. A folyamat megindításához azonban ennél is sokkal nagyobb energia befektetésére van szükség.

Miért van szükség az aktiválási energiára? A reakciók során megváltozik a részecskék közötti kölcsönhatás. A kémiai reakciókban azonban a részecskék maguk is átalakulnak, vagyis a belsejükben működő kölcsönhatások is megváltoznak. A régi kölcsönhatások megszüntetéséhez (illetve gyengítéséhez) szükséges az aktiválási energia, amely azután az újabb kapcsolatok létrejöttekor ismét felszabadul.