Chemické reakce probíhají, když atomy dvou nebo více látek vyměňují nebo sdílejí elektrony. Při reakci vznikají atomy a molekuly s odlišně uspořádanými elektrony. Změněná konfigurace atomů zahrnuje změnu energie, což znamená, že chemická reakce vydává nebo absorbuje světlo, teplo nebo elektřinu. Pro oddělení atomů do původního stavu musí být naopak odstraněna nebo poskytnuta energie.
Chemické reakce řídí mnoho procesů každodenního života a mohou být mimořádně komplikované, jak s atomy, tak s molekuly vstupující do reakce a produkující zcela odlišné kombinace atomů a molekul jako produktů reakce. Různé typy reakcí a způsob výměny nebo sdílení elektronů mohou produkovat různé produkty, jako jsou plasty, léky a detergenty.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Během chemické reakce atomy původních látek získávají, ztrácejí nebo sdílejí své elektrony s těmi z látek, se kterými reagují. Reakce vytváří nové látky složené z nové kombinace atomů a jiné konfigurace elektronů.
Atomy v chemické reakci
Atomy se skládají z jádra a okolních elektronů. Elektrony se uspořádají ve skořápkách kolem jádra a každá skořápka má prostor pro stálý počet elektronů. Například nejvnitřnější obal atomu má prostor pro dva elektrony. V další skořápce je místo pro osm. Třetí skořápka má tři dílčí skořápky, které mají místo pro dva, šest a 10 elektronů. Pouze elektrony v nejvzdálenějším plášti nebo valenčním plášti se účastní chemických reakcí.
Atom vždy začíná pevným počtem elektronů, daným atomovým číslem. Elektrony s atomovým číslem plní elektronové skořápky zevnitř ven a zbývající elektrony nechávají ve vnějším plášti. Elektrony ve vnějším valenčním plášti určují, jak se chová atom, ať už přijímá, dává nebo sdílení elektronů k účasti na chemických reakcích a vytváření dvou typů chemických vazeb: iontové a kovalentní.
Iontové dluhopisy
Atomy jsou nejstabilnější, když jsou jejich valenční elektronové skořápky plné. V závislosti na atomovém čísle atomu to může znamenat mít ve vnějším obalu dva, osm nebo více elektronů. Jedním ze způsobů, jak dokončit skořápky, je atomy, které mají ve své valenční skořápce jeden nebo dva elektrony, a darovat je atomům, které ve své nejvzdálenější skořápce chybí jeden nebo dva. Takové chemické reakce zahrnují výměnu elektronů mezi dvěma nebo více atomy s výslednou látkou složenou ze dvou nebo více iontů.
Například sodík má atomové číslo 11, což znamená, že nejvnitřnější obal má dva elektrony; další shell má osm a nejvzdálenější valenční shell jeden. Sodík by mohl mít úplnou vnější skořápku, pokud by daroval svůj další elektron. Chlor má naopak atomové číslo 17. To znamená, že má ve své vnitřní skořápce dva elektrony, osm v další skořápce, dva v další skořápce a pět v nejvzdálenější podsestavě, kde je prostor pro šest. Chlor může dokončit svou nejvzdálenější skořápku tím, že přijme další elektron.
Ve skutečnosti sodík a chlor reagují s jasně žlutým plamenem za vzniku nové sloučeniny, chloridu sodného nebo stolní soli. Při této chemické reakci dává každý atom sodíku svůj jediný vnější elektron atomu chloru. Atom sodíku se stává kladně nabitým iontem a atom chloru záporně nabitým. Tyto dva odlišně nabité ionty přitahují za vzniku stabilní molekuly chloridu sodného s iontovou vazbou.
Kovalentní vazby
Mnoho atomů má ve své valenční skořápce více než jeden nebo dva elektrony, ale vzdání se tří nebo čtyř elektronů by mohlo způsobit, že zbývající atom bude nestabilní. Místo toho takové atomy vstupují do uspořádání sdílení s jinými atomy a vytvářejí kovalentní vazbu.
Například uhlík má atomové číslo šest, což znamená, že má dva elektrony ve svém vnitřním obalu a čtyři ve druhém obalu s prostorem pro osm. Teoreticky by se atom uhlíku mohl vzdát svých čtyř nejvzdálenějších elektronů nebo přijmout čtyři elektrony, aby dokončil svůj nejvzdálenější obal a vytvořil iontovou vazbu. V praxi atom uhlíku tvoří kovalentní vazbu s jinými atomy, které mohou sdílet elektrony, jako je atom vodíku.
V metanu sdílí jediný atom uhlíku své čtyři elektrony se čtyřmi atomy vodíku, každý s jediným sdíleným elektronem. Sdílení znamená, že osm atomů je distribuováno přes atomy uhlíku a vodíku, takže různé skořápky jsou plné v různých časech. Metan je příkladem stabilní kovalentní vazby.
V závislosti na zúčastněných atomech mohou chemické reakce vést k mnoha kombinacím vazeb, protože elektrony jsou přenášeny a sdíleny v různých stabilních uspořádáních. Dva z nejdůležitějších rysů chemické reakce jsou změněné konfigurace elektronů a stabilita produktů reakce.