واکنش خود به خودی

در شیمی، واکنش‌ خود به خودی و یا فرآیند خود به خودی، فرایندی است که به خودی خود ادامه می‌یابد بدون این که به هیچ گونه نیروی خارجی برای حمایت نیاز داشته باشد.
بسیاری از مردم بر این باورند که اصطلاح "خود به خودی" در "واکنش خود به خودی" القا کننده‌ی سرعت در واکنش مورد نظر است، که این باور کاملاً نا درست است. با بررسی چند واکنش خود به‌ خودی می‌توان به راحتی فهمید که خیلی از واکنش‌های خود به‌ خودی بسیار آرام انجام می‌گیرند و حتی ممکن است که برخی میلیون‌ها سال به طول بیانجامند. تجزیه الماس به گرافیت می‌تواند مثالی مناسب برای یک واکنش خود به‌ خودی بسیار طولانی باشد. پس اساساً سرعت یک واکنش نه به خود به ‌خودی بودن که به سینتیک شیمیایی آن واکنش بستگی دارد.

واکنش خود به ‌خودی چیست؟

واکنش خود به ‌خودی، واکنشی است که به خودی خود انجام می‌گیرد و به هیچ عامل خارجی‌ای برای تسهیل نیاز ندارد. هم چنین آن را تکامل زمانی یک سیستم نیز تعریف می‌کنند که در آن انرژی آزاد رها می‌شود و سیستم به حالتی از انرژی می‌رسد که پایین‌تر است اما از لحاظ ترمو دینامیکی پایدارتر است. اگر چه در برخی از موارد نادر ممکن است برای شروع فرآیند به انرژی فعال سازی اولیه‌ای نیاز باشد اما زمانی که فرایند آغاز شد به خودی خود ادامه می‌یابد، کاملاً بر عکس واکنش‌های غیر خود به ‌خودی که برای اطمینان از ادامه‌ی فرایند به طور مداوم به کمک برخی عوامل خارجی نیاز است.
جهت یک فرآیند خود به خودی توسط قوانین ترمو دینامیک تعیین می‌شود که بر روابط میان حالت‌های انرژی در یک سیستم بسته حکومت می‌کنند. حتی اگر هر دو واکنش خود به خودی و غیر خود به خودی امکان پذیر باشند، تنها اولی به طور طبیعی رخ می‌دهد در حالی که دومی را باید راه انداخت و حمایت کرد. از همه مهم‌تر، واکنشی که به طور خود به خودی انجام می‌شود همواره ماهیتی غیر خود به خودی دارد.
در شیمی این مسئله اغلب در واکنش‌های گرما ده و گرما گیر رایج است. واکنش‌های گرما ده واکنش‌هایی هستند که در انجام واکنش در پایان انرژی تولید می‌شود و واکنش‌هایی که انرژی برای انجام واکنش مصرف می‌کنند را واکنش گرما گیر گویند. بیشتر واکنش‌هایی که در اطرافمان مشاهده می‌کنیم گرما ده هستند که حرارت تولید می‌کنند. همان طور که گفته شد بعضی از واکنش‌های خود به خودی هم گرما گیر هستند یعنی گرما را جذب می‌کنند.

مثال‌ها:

یکی از بهترین نمونه‌ها زنگ زدن میخ آهنی است. اگر به دقت مشاهده کنید خواهید دید که گرچه میخ آهنی به آهستگی زنگ می‌زند اما فرایند زنگ زدن به طور مداوم و بدون این که هیچ گونه عامل خارجی در آن دست داشته باشد انجام می‌گیرد. از سویی دیگر اگر بخواهیم واکنشی را مثال بزنیم که نیاز به آغازگر دارد می‌توانیم به سوختن چوب اشاره کنیم. زمانی که چوب آتش زده شود (آغازگر) بدون کمک هر گونه عامل خارجی دیگری برای تسهیل فرایند، هم چنان به سوختن ادامه می‌دهد.
یک مثال از واکنش خود به خودی سریع احتراق هیدروژن است، و به عنوان نمونه‌ای از واکنش آهسته می‌توان به تبدیل گرافیت به الماس اشاره کرد. در حالی که واکنش‌های گرما گیر از محیط اطراف گرما جذب می‌کنند، واکنش‌های گرما ده در محیط گرما آزاد می‌کنند. یکی از بهترین مثال‌ها برای واکنش‌های خود به خودی گرما گیر حل شدن نیترات آمونیوم در آب است، این واکنش گرما جذب می‌کند و آب / محلول را سرد می‌کند. از سوی دیگر یکی از بهترین نمونه‌های واکنش گرما ده واکنش شیمیایی میان سدیم و کلر است که گرمایی به شکل شعله از خود ساطع می‌کند.
به طور خلاصه می‌توان گفت این فرایندی است که می‌تواند به خودی خود تحت شرایطی معین انجام گیرد. با این حال باید بدانید که خود به خودی بودن این واکنش‌ها به امکان صورت گرفتنِ آن‌ها اشاره دارد نه به سرعتشان.