Moleculen bestaan uit verschillende regelingen van atomen. Er zijn 118 soorten atomen of elementen, die zijn gemaakt van drie soorten subatomaire deeltjes: neutronen en protonen in een kern cirkelt door elektronen. Alle chemische reacties hebben te maken met de interacties tussen de schelpen van de elektron van atomen en moleculen. Chemische reactie gaan atomen rond, ze op verschillende manieren te combineren, maar ze veranderen nooit, ooit de atomen zelf. Kernreacties, aan de andere kant, veranderen eigenlijk de atomen zich door de kern te splitsen of samen twee kernen smelten.
Chemische reacties
Chemische reacties kan endotherme, wat betekent dat ze energie, absorberen of exotherme, wat betekent dat ze energie vrij. Of een reactie endotherme exotherme afhankelijk van hoeveel energie is vervat in de chemicaliën voordat de reacties (genaamd reactanten) optreedt en hoeveel energie hebben de chemicaliën nadat zij hebben gereageerd (genaamd producten). Benzine, bijvoorbeeld, bevat veel meer energie dan kooldioxide, waterdamp en andere producten van de reactie. Alle energie die is vrijgegeven of geabsorbeerd door een chemische reactie is te wijten aan de verschillende energieën of stabilities van andere regelingen van atomen. De massa van de producten is altijd precies gelijk aan de massa van de reactanten. Niets is vernietigd of gemaakt, alleen verplaatst. Chemische reacties zijn ook meestal aangedreven door de elektronen rond elk atoom. De kernen zelf krijgen nooit dicht genoeg bij elkaar om te reageren.
Kernreacties
In kernreacties ondergaan de kernen van atomen zelf veranderingen. Het aantal protonen en/of neutronen in de kern eigenlijk verandert, wat betekent dat het atoom is omgezet in een ander element. Dit resultaat is onmogelijk met chemische reacties, die is waarom alchemisten in de Middeleeuwen waren nooit in staat om te transmuteren lood in goud. Er zijn drie basistypen van kernreacties: radioactief verval, kernsplijting en kernfusie. In alle drie gevallen, de massa van de producten zijn niet gelijk aan de massa van de reactanten, iets dat nooit tijdens chemische reacties gebeurt. In een kernreactie, een heel klein deel van de materie in de kernen van reactieve omgevormd tot pure energie volgens Einstein's beroemde E = mc ^ 2 vergelijking. Deze vergelijking betekent dat de hoeveelheid energie die gemaakt gelijk aan de massa verloren vermenigvuldigd met de snelheid van het licht kwadraat is--een ongelooflijke hoeveelheid energie uit een kleine hoeveelheid van de zaak.
Radioactief verval
Radioactief verval is het proces van het geleidelijke en voorspelbare door die grote, zware elementen zoals uranium verval in kleinere elementen door de uitstoot van Alfa-, bèta- of gamma straling. In alfa-straling schiet de kern uit een heliumkernen te vormen, die twee protonen en neutronen. In bètaverval, één van de neutronen in de kern stoot een elektron en wordt omgezet in een proton. In het gamma verval straalt de kern elektromagnetische straling extreem hoge energie gammastralen genoemd.
Fission
Kernsplijting ontstaat wanneer een groot element, zoals uranium of plutonium, is verdeeld in tweeën, waardoor een enorme hoeveelheid energie en ook de uitstoot van neutronen. In een voorbeeld, uranium (atoommassa 235) gesplitst in xenon (massa 134) en strontium (massa 100), plus een vrij neutron. Nogmaals, is de massa van alle resulterende onderdelen minder dan de oorspronkelijke uranium omdat sommige van het was omgezet in energie.
Fusion
Kernfusie vindt plaats onder omstandigheden van extreme hitte en/of druk, zoals in het midden van de zon en andere sterren, wanneer twee lichtere elementen, zoals waterstof, zekering om een grotere element zoals helium te maken. Nogmaals, de resulterende massa kleiner is dan de oorspronkelijke massa, en het verschil is de bron van alle zonne-energie. Een fusie reactie brengt gemiddeld meer energie dan een chemische reactie met een factor van een miljoen. Alle elementen zwaarder dan waterstof en helium, van zuurstof aan koolstof naar goud, werden oorspronkelijk gevormd in fusiereacties in sterren. De zwaarste elementen bestaan alleen in Supernova-explosies.
