В ходе реакции происходит разрыв связей в исходных веществах и образование новых связей в продуктах реакции. Поскольку образование связи идет с выделением, а ее разрыв – с поглощением энергии, то химические реакции сопровождаются энергетическими эффектами. Энергия выделяется, если рвущиеся связи в исходных веществах менее прочны, чем связи, образующиеся в продуктах реакции, в противном случае – энергия поглощается. Обычно энергия выделяется и поглощается в форме теплоты, т.е. химическая форма энергии преобразуется в тепловую. Таким образом, химические реакции сопровождаются тепловыми эффектами.

Тепловой эффект обозначается символами Q или ΔH (Q = −ΔH). Его величина соответствует разности между энергиями исходного и конечного состояний реакции: ΔH = H_кон. − H_исх. =  E_кон. − E_исх.

Изменение энергии в ходе реакций экзотермической (I) и эндотермической (II)

I - стадия процесса хлорирования метана;       II - стадия процесса бромирования метана. Из приведенной диаграммы следует, что реакция хлорирования метана (и других алканов) не требует нагревания, а бромирование, напротив, должно идти при повышенной температуре.

Тепловые эффекты химических реакций изучает термохимия Термохимия — раздел химической термодинамики, изучающий тепловые эффекты реакций, их взаимосвязь с физико-химическими параметрами, теплоёмкости веществ и теплоты их фазовых переходов., основным законом которой является закон Гесса:

Согласно закону Гесса, теплота реакции равна разности теплот образования продуктов реакции и теплот образования исходных веществ.

Q_{реакции} = ΣQ_обр.(продуктов) — ΣQ_обр.(исх.веществ)

где Q_обр. – теплота образования 1 моль соединения из простых веществ в стандартных условиях (Т = 298 К, p = 101,3 кПа).
Величину Q_обр. = -ΔH^o_обр. называют стандартной молярной теплотой (энтальпией) образования вещества.