Exotherm bezeichnet einen chemischen Prozess, bei dem Energie als Nebenprodukt freigesetzt wird. Diese Energie liegt normalerweise in Form von Wärme vor, kann aber auch in Form von Licht, Elektrizität oder Ton vorliegen. Die Freisetzung erfolgt, wenn die Bindungen zwischen den bei den Reaktionen verwendeten Chemikalien in Wärmeenergie umgewandelt werden.
Der Begriff wurde erstmals vom französischen Chemiker Marcellin Pierre Eugène Berthelot verwendet und stammt von der griechischen Vorsilbe „ex-“ und dem Wort Thermein ab. Thermein bezieht sich auf die Prozesse des Erhitzens, während das Präfix ex einfach außerhalb bedeutet, was darauf hinweist, dass die Wärme in diese Richtung geht, wenn sie produziert wird. Berthelot glaubte, dass alle chemischen Prozesse auf irgendeine Weise gemessen werden könnten, beispielsweise durch die Wärme, die bei exothermen Reaktionen freigesetzt wird.
Exotherme Reaktionen finden unter Bedingungen statt, bei denen die chemischen Reaktanten unter konstantem Druck und in einem konstanten Volumen stehen. Bei wärmefreisetzenden Reaktionen zeigt sich dies in einer Temperaturerhöhung. Diese Wärme kann von einer vorherigen Freisetzung eines anderen Nebenprodukts, wie z. B. Licht, stammen. In diesem Fall wird das Licht von den Molekülen der Chemikalie absorbiert, wodurch die Moleküle vibrieren. Dies wiederum erzeugt die Wärme.
Manchmal ist die Hitze so gering, dass wissenschaftliche Instrumente benötigt werden, um die Temperaturänderung zu messen. Andere Reaktionen sind ohne die Hilfe wissenschaftlicher Geräte zu spüren. Exotherme Reaktionen sind häufig und treten auf, wenn Wasser aus Dampf kondensiert und Regen bildet oder wenn sich Schnee in den Wolken bildet. Das Anzünden einer Kerze führt zu einer chemischen, exothermen Reaktion, die sich in der Hitze der Flamme bemerkbar macht, genauso wie das Verbrennen von Holz oder Kohle in einem Ofen genug Wärme erzeugt, um ein ganzes Haus zu erwärmen.
Die Kernspaltung ist ein weiteres Beispiel für eine exotherme Reaktion. Bei der Kernspaltung werden die Atome bestimmter Isotope gespalten und dabei Wärmeenergie freigesetzt. Wenn ein Atom mit einem Neutron gespalten wird, setzt es nicht nur Wärme frei, sondern ein zusätzliches Neutron, das ein weiteres Atom spaltet und eine Kettenreaktion auslöst. Es ist diese Kettenreaktion, die einen Kernreaktor antreibt, und die Freisetzung von Wärmeenergie macht ihn zu einer so wertvollen Energiequelle. Die Reaktionen werden jedoch in einem Reaktor in Schach gehalten; wenn sie nicht kontrolliert wird, verwandelt sich die Reaktion in die, die eine Atombombe antreibt.
Das Gegenteil einer exothermen Reaktion ist eine endotherme. Bei dieser Art chemischer Reaktion wird dabei Wärmeenergie aufgenommen; Dies zeigt sich in Reaktionen wie Photosynthese und Verdunstung. Diese chemischen Prozesse können nicht ohne das Vorhandensein von Wärme ablaufen, und da exotherme Reaktionen Wärme erzeugen, anstatt sie als Reaktionskomponente zu benötigen, treten exotherme Prozesse spontaner auf.