Numa reação química rompem-se ligações químicas existentes entre átomos constituintes dos reagentes para formar novas ligações, originando-se, assim, os produtos de reação. Durante o processo de rutura de ligações há sempre absorção de energia, e durante o processo de formação de ligações há sempre libertação de energia. Assim, a partir do balanço energético destes dois processos, verifica-se que nas reações químicas exotérmicas a energia absorvida para romper as ligações químicas nos reagentes é menor que a energia libertada pela formação das ligações nos produtos de reação.


Figura 1 - Variação de entalpia entre os reagentes e os produtos durante uma reação química exotérmica.

A energia libertada pela reação exotérmica é transferida para a vizinhança, geralmente sob a forma de calor. Em condições de pressão constante, essa energia (calor libertado) identifica-se com a variação de entalpia de reação (\(\Delta\)H). Numa reação exotérmica a variação total da entalpia da reação é negativa, dado que o somatório das entalpias de formação dos reagentes é maior do que o correspondente somatório para os produtos (figura 1).


Antoine Lavoisier foi dos primeiros cientistas a usar um calorímetro de gelo para avaliar o calor libertado pelas reações químicas, correlacionando-o com a quantidade de gelo fundido na envolvente do vaso calorimétrico onde decorriam as referidas reações. São exemplo de reações exotérmicas, as reações de combustão, de neutralização ácido-base, de polimerização e de oxidação de metais.


Figura 2. Lançamento de um vaivém espacial.

No dia a dia as reações exotérmicas são amplamente usadas. Já desde a pré-história que o Homem faz uso de reações de combustão para se aquecer. As reações que ocorrem durante a respiração celular são também exotérmicas, sendo o calor produzido utilizado por alguns animais para manter a temperatura corporal. Outro exemplo comum do uso das reações exotérmicas é a combustão de combustíveis fósseis para produção de eletricidade nas centrais térmicas.


As reações exotérmicas são também utilizadas nos sistemas de propulsão no lançamento dos vaivéns espaciais (figura 2). Nos dois foguetes propulsores de combustível sólido, ocorre uma reação química fortemente exotérmica entre o perclorato de amónio (oxidante) com o alumínio (combustível), em que se utiliza o óxido de ferro como catalisador. O tanque central contém hidrogénio e oxigénio, ambos no estado líquido, que alimentam os três motores principais do vaivém, onde ocorre a reação de combustão do hidrogénio.