Endoterminen prosessi on prosessi, joka absorboi energiaa ympäristöstään. Kemiallisessa reaktiossa kaksi tai useampia aineita – reagoivia aineita – ovat vuorovaikutuksessa keskenään muodostaen yhden tai useamman uuden aineen – tuotteet. Jos tuotteiden sisältämä energia on vähemmän kuin reagensseissa, energiaa vapautuu ja reaktion sanotaan olevan eksoterminen. Endotermisissä reaktioissa tuotteilla on enemmän energiaa kuin reagoivilla aineilla, joten energia imeytyy ympäristöstään. Siten eksotermisissä reaktioissa reaktantit menettävät lämpöä ympäristöönsä, joka kuumenee, kun taas endotermisissä reaktioissa reaktantit saavat lämpöä ympäristöstään, joka jäähdytetään.
Kemiallinen reaktio sisältää sidosten muodostumisen atomien välille. Koska järjestelmä yrittää aina saavuttaa alimman energiansa, sidokset muodostuvat vain, jos ne johtavat siihen, että atomien kokonaisenergia sitoutumisen jälkeen on pienempi kuin ennen sitoutumista. Siten kemiallisten sidosten muodostuminen vapauttaa energiaa. Kemiallisissa reaktioissa sidokset on kuitenkin katkaistava ennen uusien yhdisteiden muodostumista. Kemiallisen sidoksen katkaiseminen vaatii energiaa ja jos sidosten katkaisemiseen reagoivien aineiden sisällä tarvitaan enemmän energiaa kuin mitä uusien sidosten muodostuminen vapauttaa, kokonaisreaktio on endoterminen, koska energia siirtyy ympäristöstä reagoiviin aineisiin.
Ei välttämättä ole niin, että lämpöä vaativa reaktio on endoterminen reaktio. Joskus sidoksen katkaisemiseen tarvitaan lämpöä reaktion käynnistämiseksi, mutta muodostuneet uudet sidokset vapauttavat enemmän lämpöä, joten reaktio on eksoterminen. Esimerkiksi vety (H2) ei reagoi hapen (O2) kanssa huoneenlämpötilassa; kuitenkin vety/happiseoksen sytyttäminen tulitikulla saa kaasut yhdistymään räjähdysmäisesti erittäin eksotermisessä reaktiossa: 2H2 + O2 → 2H2O. Vety- ja happimolekyylien sidosten katkaisemiseen tarvitaan lämpöä, mutta uusien vety-happisidosten muodostumisen myötä vapautuu huomattavasti enemmän lämpöä. Se on siis eksoterminen reaktio.
Sitä vastoin hapen yhdistäminen typen (N2) kanssa typpioksidin (NO) muodostamiseksi on endoterminen reaktio. Typpimolekyylissä atomit pitävät toisiaan erittäin vahva kolmoissidos. Tämän sidoksen katkaisemiseen tarvittava energia on suurempi kuin typpioksidin muodostumisesta vapautunut energia, joten reaktio on endoterminen. Muita endotermisiä reaktioita ovat veden ja hiilidioksidin yhdistäminen glukoosin muodostamiseksi fotosynteesissä, jossa tarvittava energia tulee auringonvalosta.
Reagenssien tai kemiallisessa reaktiossa olevien tuotteiden kokonaisenergian määrä tunnetaan entalpiana. Se ilmaistaan kilojouleina (kJ) energiaa ja sitä edustaa symboli ΔH. Kemiallinen reaktio muuttaa entalpiaa. Eksotermisissä reaktioissa tuotteilla on vähemmän energiaa kuin reagoivilla aineilla, joten muutos on negatiivinen. Endotermisissä reaktioissa tuotteilla on enemmän energiaa kuin reagoivilla aineilla, joten muutos on positiivinen.
Vedyn ja hapen eksoterminen reaktio veden muodostamiseksi johtaa negatiiviseen entalpiamuutokseen -285.8 kJ kullekin muodostuneelle vesimolekyylille. Typen ja hapen endoterminen reaktio typpioksidin muodostamiseksi johtaa positiiviseen entalpiamuutokseen +180.5 kJ. Kemialliset yhtälöt voidaan kirjoittaa sisältämään entalpiamuutos, mikä osoittaa, onko reaktio eksoterminen vai endoterminen, esimerkiksi:
N2 (g) + O2 (g) → 2NO (g); ΔH = +180.5 kJ
Nämä yhtälöt sisältävät reagenssien ja tuotteiden tilat: s = kiinteä aine, l = neste ja g = kaasu.
Endotermiset kemialliset reaktiot voivat tapahtua huoneenlämmössä, jos entropia lisääntyy voimakkaasti. Yksi esimerkki on bariumhydroksidioktahydraatin ja ammoniumtiosyanaatin reaktio:
Ba (OH) 2 · 8H2O (s) + 2NH4SCN (s) → Ba (SCN) 2 (s) + 10H2O (l) + 2NH3 (g)
Tämä on erittäin endoterminen reaktio, ja koska kolme kiinteiden aineiden molekyyliä reagoi 13 molekyylin muodostamiseen, joista 10 on nestemäisiä ja kaksi kaasua, entropia kasvaa merkittävästi. Jos reagenssit sekoitetaan dekantterilasiin ja dekantterilasi asetetaan lohkon päälle, jossa on muutama tippa vettä, vesi jäätyy, kun lämpö imeytyy ympäristöstä. Itse asiassa lämpötila voi laskea välillä -4 ja -22 ° F (-20 ja -30 ° C).