GCSE 科學/原子和鍵合
原子（希臘語|希臘語 άτομον 來自 ά: 非 和 τομον: 可分割）是一種存在於所有普通物質中的亞微觀結構。它是化學元素的最小單位，保留了該元素的所有化學性質。詞語原子最初指的是物質中最小的可能粒子。他們認為你不能再分割原子了。後來，被稱作原子的物體被發現可以進一步分割成更小的亞原子粒子，但詞語原子仍然繼續指代它們。
大多數原子由三種類型的巨型亞原子粒子組成，這些粒子控制著它們的外部性質
- 電子，帶負電荷，是三者中最輕的；
- 質子，帶正電荷，比電子重約 1836 倍；以及
- 中子，不帶電荷，比電子重約 1838 倍。
質子和中子共同構成了原子核，電子圍繞原子核運動。
原子在所含亞原子粒子的數量上可能有所不同。相同元素的原子具有相同數量的質子，但中子數量可能不同，在這種情況下，它們被稱為該元素的同位素。如果原子具有相同數量的質子和電子，則它們是靜電中性的。離原子核最遠的電子與原子的結合較鬆散，相對容易轉移到其他附近的原子，甚至在原子之間共享。從另一個原子中獲得或失去電子的原子被稱為離子。原子核中的粒子有時也會從原子中逃逸，這個過程被稱為放射性衰變。
原子是化學的基本組成部分，在化學反應中是守恆的。原子能夠化學鍵合形成分子和其他型別的化合物。分子由多個原子組成；例如，一個水分子由兩個氫原子和一個氧原子組成。
根據能量平衡標準，即化學反應平衡標準，任何封閉系統都傾向於最小化其自由能。在沒有任何外界影響的情況下，任何反應混合物也會嘗試做同樣的事情。在許多情況下，對系統焓的分析將對反應混合物的能量學進行合理的說明。反應焓是使用標準反應焓|反應焓和赫斯定律來計算的。許多這些焓可以在有關熱力學的初學者書籍中找到。例如，考慮有機化學/烷烴和環烷烴/烷烴/甲烷|甲烷在氧氣中的燃燒
- CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
透過使用收集的資料計算在等式左側（“之前”）和右側（“之後”）斷開所有鍵所需的能量，可以計算反應物和產物之間的能量差。這被稱為 ΔH，其中 Δ（Delta）表示差值，H 代表焓，是能量的量度，等於在恆定壓力下傳遞的熱量。ΔH 通常以焦耳|千焦耳 (kJ) 或卡路里|千卡路里 (kcal) 為單位。
如果 ΔH 對反應為負，則能量以熱的形式釋放。這種型別的反應被稱為放熱反應（字面意思是外部熱量或釋放熱量）。放熱反應更有利，因此更有可能發生。一個例子是燃燒，這是日常生活中眾所周知的，因為在空氣中燃燒氣體會產生熱量。
w:Image:Endothermic.png|400px|thumb|right|吸熱反應示意圖
反應可能具有正 ΔH。如果反應具有正 ΔH，則隨著反應向完成方向移動，它會消耗能量。這種型別的反應稱為吸熱反應（字面意思是內部熱量或吸收熱量）。
上述規則，“放熱反應是有利的”，通常是正確的。但是，在某些情況下，放熱反應可能不有利。當由於焓損失而獲得的穩定性被熵的相應減少抵消時，就會發生這種情況（熵是無序度的量度）。確切的規則是，當有機化學/反應介紹/吉布斯自由能|吉布斯自由能為負時，反應是有利的，其中 ΔG = ΔH − TΔS；ΔG 是吉布斯自由能的變化，ΔH 是焓的變化，而 ΔS 是熵的變化
如果反應在熱力學上是有利的，則稱為自發過程|自發。自發反應（與非自發反應相反）不需要外部擾動（例如能量補充）才能發生。在化學平衡的系統中，預計在過程的自發方向形成的物質的濃度更大。
因此，在全球孤立系統中（嚴格來說它不是，參見熵），自發反應可以理解為在沒有智力_%28特徵%29|人為干預的情況下發生。該系統中大多數自發反應是放熱的（如生鏽）或變態，從而增加全球熵，儘管光合作用是一個重要的例外（在全球系統中）。