Химичните реакции протичат, когато атомите на две или повече вещества обменят или споделят електрони. Реакцията произвежда атоми и молекули с електроните, подредени по различен начин. Променената конфигурация на атомите включва промяна в енергията, което означава, че химическата реакция отделя или абсорбира светлина, топлина или електричество. На свой ред, за да се отделят атомите в първоначалното им състояние, трябва да се премахне или осигури енергия.
Химическите реакции управляват много от процесите в ежедневието и могат да бъдат изключително сложни, както с атоми, така и с молекули, влизащи в реакция и произвеждащи напълно различни комбинации от атоми и молекули като продукти на реакция. Различните видове реакции и начинът, по който електроните се обменят или споделят, могат да произведат такива различни продукти като пластмаси, лекарства и детергенти.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
По време на химическа реакция атомите на първоначалните вещества придобиват, губят или споделят своите електрони с тези на веществата, с които реагират. Реакцията създава нови вещества, съставени от нова комбинация от атоми и различна конфигурация на електроните.
Атоми в химическа реакция
Атомите се състоят от ядро и околни електрони. Електроните се подреждат в черупки около ядрото и всяка черупка има място за определен брой електрони. Например, най-вътрешната обвивка на атома има място за два електрона. В следващата черупка има място за осем. Третата обвивка има три под-черупки, в които има място за два, шест и 10 електрона. В електрохимичните реакции участват само електроните в най-външната обвивка или валентната обвивка.
Атомът винаги започва с фиксиран брой електрони, даден от атомния номер. Електроните от атомния номер запълват електронните обвивки отвътре навън, оставяйки останалите електрони във външната обвивка. Електроните във външната валентна обвивка определят как се държи атомът, независимо дали взема, дава или споделяне на електрони, за да участват в химични реакции и да образуват два вида химически връзки: йонни и ковалентен.
Йонни връзки
Атомите са най-стабилни, когато валентните им електронни обвивки са пълни. В зависимост от атомния номер на атома, това може да означава наличието на два, осем или повече електрона във външната обвивка. Един от начините за завършване на черупките е атомите, които имат един или два електрона във валентната си обвивка, да ги дарят на атоми, на които липсва един или два в най-външната им обвивка. Такива химични реакции включват обмен на електрони между два или повече атома с полученото вещество, съставено от два или повече йона.
Например, натрият има атомен номер 11, което означава, че най-вътрешната обвивка има два електрона; следващата черупка има осем, а най-външната валентна черупка има една. Натрият може да има пълна външна обвивка, ако дари своя допълнителен електрон. Хлорът, от друга страна, има атомен номер 17. Това означава, че той има два електрона във вътрешната си обвивка, осем в следващата обвивка, два в следващата подчерупка и пет в най-външната обвивка, където има място за шест. Хлорът може да завърши най-външната си обвивка, като приеме допълнителен електрон.
Всъщност натрият и хлорът реагират с ярко жълт пламък, образувайки ново съединение, натриев хлорид или готварска сол. В тази химическа реакция всеки натриев атом дава своя външен електрон на хлорен атом. Натриевият атом се превръща в положително зареден йон, а хлорният атом се зарежда отрицателно. Двата различно заредени йона се привличат, за да образуват стабилната молекула на натриев хлорид с йонна връзка.
Ковалентни връзки
Много атоми имат повече от един или два електрона във валентната си обвивка, но отказът от три или четири електрона може да направи останалия атом нестабилен. Вместо това такива атоми влизат в споразумение за споделяне с други атоми, за да образуват ковалентна връзка.
Например, въглеродът има атомен номер шест, което означава, че има два електрона във вътрешната си обвивка и четири във втората обвивка с място за осем. На теория въглеродният атом може да се откаже от четирите си най-външни електрона или да получи четири електрона, за да завърши най-външната си обвивка и да образува йонна връзка. На практика въглеродният атом образува ковалентна връзка с други атоми, които могат да споделят електрони, като водородния атом.
В метана един въглероден атом споделя своите четири електрона с четири водородни атома, всеки с един споделен електрон. Споделянето означава, че осем електрона са разпределени върху въглеродните и водородните атоми, така че различните обвивки са пълни по различно време. Метанът е пример за стабилна ковалентна връзка.
В зависимост от участващите атоми, химичните реакции могат да доведат до много комбинации от връзки, тъй като електроните се прехвърлят и споделят в различни стабилни механизми. Две от най-важните характеристики на химичната реакция са променените електронни конфигурации и стабилността на продуктите на реакцията.