GCSE 科学/原子和键合
原子（希腊语|希腊语 άτομον 来自 ά: 非 和 τομον: 可分割）是一种存在于所有普通物质中的亚微观结构。它是化学元素的最小单位，保留了该元素的所有化学性质。词语原子最初指的是物质中最小的可能粒子。他们认为你不能再分割原子了。后来，被称作原子的物体被发现可以进一步分割成更小的亚原子粒子，但词语原子仍然继续指代它们。
大多数原子由三种类型的巨型亚原子粒子组成，这些粒子控制着它们的外部性质
- 电子，带负电荷，是三者中最轻的；
- 质子，带正电荷，比电子重约 1836 倍；以及
- 中子，不带电荷，比电子重约 1838 倍。
质子和中子共同构成了原子核，电子围绕原子核运动。
原子在所含亚原子粒子的数量上可能有所不同。相同元素的原子具有相同数量的质子，但中子数量可能不同，在这种情况下，它们被称为该元素的同位素。如果原子具有相同数量的质子和电子，则它们是静电中性的。离原子核最远的电子与原子的结合较松散，相对容易转移到其他附近的原子，甚至在原子之间共享。从另一个原子中获得或失去电子的原子被称为离子。原子核中的粒子有时也会从原子中逃逸，这个过程被称为放射性衰变。
原子是化学的基本组成部分，在化学反应中是守恒的。原子能够化学键合形成分子和其他类型的化合物。分子由多个原子组成；例如，一个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。
根据能量平衡标准，即化学反应平衡标准，任何封闭系统都倾向于最小化其自由能。在没有任何外界影响的情况下，任何反应混合物也会尝试做同样的事情。在许多情况下，对系统焓的分析将对反应混合物的能量学进行合理的说明。反应焓是使用标准反应焓|反应焓和赫斯定律来计算的。许多这些焓可以在有关热力学的初学者书籍中找到。例如，考虑有机化学/烷烃和环烷烃/烷烃/甲烷|甲烷在氧气中的燃烧
- CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
通过使用收集的数据计算在等式左侧（“之前”）和右侧（“之后”）断开所有键所需的能量，可以计算反应物和产物之间的能量差。这被称为 ΔH，其中 Δ（Delta）表示差值，H 代表焓，是能量的量度，等于在恒定压力下传递的热量。ΔH 通常以焦耳|千焦耳 (kJ) 或卡路里|千卡路里 (kcal) 为单位。
如果 ΔH 对反应为负，则能量以热的形式释放。这种类型的反应被称为放热反应（字面意思是外部热量或释放热量）。放热反应更有利，因此更有可能发生。一个例子是燃烧，这是日常生活中众所周知的，因为在空气中燃烧气体会产生热量。
w:Image:Endothermic.png|400px|thumb|right|吸热反应示意图
反应可能具有正 ΔH。如果反应具有正 ΔH，则随着反应向完成方向移动，它会消耗能量。这种类型的反应称为吸热反应（字面意思是内部热量或吸收热量）。
上述规则，“放热反应是有利的”，通常是正确的。但是，在某些情况下，放热反应可能不有利。当由于焓损失而获得的稳定性被熵的相应减少抵消时，就会发生这种情况（熵是无序度的量度）。确切的规则是，当有机化学/反应介绍/吉布斯自由能|吉布斯自由能为负时，反应是有利的，其中 ΔG = ΔH − TΔS；ΔG 是吉布斯自由能的变化，ΔH 是焓的变化，而 ΔS 是熵的变化
如果反应在热力学上是有利的，则称为自发过程|自发。自发反应（与非自发反应相反）不需要外部扰动（例如能量补充）才能发生。在化学平衡的系统中，预计在过程的自发方向形成的物质的浓度更大。
因此，在全球孤立系统中（严格来说它不是，参见熵），自发反应可以理解为在没有智力_%28特征%29|人为干预的情况下发生。该系统中大多数自发反应是放热的（如生锈）或变态，从而增加全球熵，尽管光合作用是一个重要的例外（在全球系统中）。