Elektrony obíhající kolem jádra atomu jsou zodpovědné za schopnost tohoto atomu účastnit se chemických reakcí. Všechny druhy chemických látek mohou navzájem reagovat, od jednotlivých atomů nebo iontů až po komplexní sloučeniny. Chemické reakce mohou probíhat řadou různých mechanismů a jednotlivé substituční reakce jsou jednou skupinou typů reakcí.
Chemické reakce
Chemické reakce jsou základem všech životních procesů a také změn v neživých aspektech různých prostředí po celé planetě. V chemické reakci chemické látky, ať už atomy, molekuly nebo komplikované sloučeniny, vzájemně interagují a procházejí změnou na různé chemické druhy. Některé reakce mohou nastat spontánně, bez vstupu energie, zatímco jiné reakce vyžadují, aby byla energetická bariéra překonána, než může reakce pokračovat.
Typy reakcí
Existuje mnoho způsobů, jakými mohou chemické látky během chemické reakce ve skutečnosti vzájemně interagovat. Při syntézních reakcích reagují dvě nebo více chemických látek za vzniku nové chemické sloučeniny. Při rozkladu se naopak složitější sloučenina ve skutečnosti rozpadá na dvě nebo více jednodušších látek. Jednoduché a dvojité substituční reakce zahrnují výměnu chemických druhů mezi reagujícími látkami, takže se z původních reagujících sloučenin stávají nové produktové sloučeniny.
Jedna výměna
Jednotlivé substituční reakce jsou jednoduché reakce formy A + BC, která dává AC + B. Sloučenina BC reaguje s prvkem A a dojde k přepnutí, přičemž prvek A zaujme místo prvku B ve sloučenině. Tyto reakce vedou k tvorbě nové sloučeniny AC a uvolňování prvku B. Jediná náhradní reakce proběhne pouze tehdy, když je prvek vytlačovaný ze sloučeniny méně reaktivní než prvek, který provádí přemístění.
Anionty a kationty
Anionty jsou atomy nebo molekuly, které mají čistý záporný náboj, což znamená, že atom nebo molekula má získal jeden nebo více nabitých elektronů z jiného atomu nebo molekuly, a tak nyní nese přebytek záporných nabít. Kationty na druhé straně nesou kladný náboj, protože ztratily jeden nebo více elektronů a kladný náboj protonů v jádře není vyvážen. Kationtové a aniontové druhy mohou být navzájem přitahovány a tvořit novou molekulu prostřednictvím iontové vazby.
Aniontová a kationtová náhrada jednotlivých látek
Při aniontové substituci anion reaguje s jinou iontovou molekulou. Iontová molekula se skládá z aniontu a kationtu a ztrácí svůj anion a nahrazuje ji novým reakčním aniontem, jak reakce probíhá. V kationtové náhradě kation reaguje s iontovou molekulou složenou z aniontu a kationtu a opět dochází k výměně, přičemž nový kation nahrazuje starý kation. V obou případech je výsledkem nová iontová molekula a uvolnění nahrazeného druhu.