Le bicarbonate de soude et le vinaigre réagissent et le mélange refroidit. Il s'agit d'une réaction endothermique, c'est-à-dire une réaction qui absorbe de la chaleur du milieu environnant. Les produits possèdent plus d'énergie que les réactifs ; le système absorbe donc de l'énergie de l'environnement. La température diminue. Les réactions endothermiques sont l'inverse des réactions exothermiques, qui libèrent de la chaleur.

La variation d'énergie provient de la rupture et de la formation de liaisons. La rupture des liaisons requiert de l'énergie, tandis que leur formation en libère. Dans une réaction endothermique, l'énergie nécessaire à la rupture des liaisons est supérieure à l'énergie libérée lors de la formation de nouvelles liaisons. Le résultat net est une absorption d'énergie. La variation d'enthalpie, ΔH, est positive. La réaction n'est pas spontanée à basse température, sauf si la variation d'entropie est suffisamment importante pour compenser la variation d'enthalpie.

Les réactions endothermiques sont fréquentes. La photosynthèse est endothermique : elle absorbe l’énergie lumineuse pour convertir le dioxyde de carbone et l’eau en glucose et en oxygène. La décomposition thermique du carbonate de calcium est endothermique. La dissolution du nitrate d’ammonium dans l’eau est endothermique, ce qui explique son utilisation dans les poches de froid. La réaction entre l’hydroxyde de baryum et le thiocyanate d’ammonium est fortement endothermique et peut congeler l’eau.

Les réactions endothermiques sont utilisées dans les applications de refroidissement. Les sachets de froid instantané, les canettes de boissons auto-rafraîchissantes et certains procédés industriels en dépendent. Elles sont également importantes en biologie, où les réactions endothermiques stimulent le métabolisme et maintiennent la température corporelle. La distinction entre endothermique et exothermique est fondamentale en thermochimie.