Τι συμβαίνει στα άτομα κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης;

Οι χημικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα όταν τα άτομα δύο ή περισσότερων ουσιών ανταλλάσσουν ή μοιράζονται ηλεκτρόνια. Η αντίδραση παράγει άτομα και μόρια με τα ηλεκτρόνια διατεταγμένα διαφορετικά. Η τροποποιημένη διαμόρφωση των ατόμων συνεπάγεται αλλαγή ενέργειας, που σημαίνει ότι η χημική αντίδραση εκπέμπει ή απορροφά φως, θερμότητα ή ηλεκτρισμό. Με τη σειρά του, για να διαχωριστούν τα άτομα στην αρχική τους κατάσταση, η ενέργεια πρέπει να αφαιρεθεί ή να παρασχεθεί.

Οι χημικές αντιδράσεις διέπουν πολλές από τις διαδικασίες της καθημερινής ζωής και μπορεί να είναι εξαιρετικά περίπλοκες, και με τα δύο άτομα και μόρια που εισέρχονται σε αντίδραση και παράγουν εντελώς διαφορετικούς συνδυασμούς ατόμων και μορίων ως προϊόντα του αντίδραση. Οι διαφορετικοί τύποι αντιδράσεων και ο τρόπος ανταλλαγής ή ανταλλαγής ηλεκτρονίων μπορούν να παράγουν τόσο διαφορετικά προϊόντα όπως πλαστικά, φάρμακα και απορρυπαντικά.

TL; DR (Πάρα πολύ; Δεν διαβάστηκε)

Κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης, τα άτομα των αρχικών ουσιών κερδίζουν, χάνουν ή μοιράζονται τα ηλεκτρόνια τους με εκείνα των ουσιών με τις οποίες αντιδρούν. Η αντίδραση δημιουργεί νέες ουσίες που αποτελούνται από έναν νέο συνδυασμό ατόμων και διαφορετικής διαμόρφωσης ηλεκτρονίων.

Τα άτομα αποτελούνται από έναν πυρήνα και τα γύρω ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια τακτοποιούνται σε κελύφη γύρω από τον πυρήνα και κάθε κέλυφος έχει χώρο για έναν σταθερό αριθμό ηλεκτρονίων. Για παράδειγμα, το εσωτερικό του κελύφους ενός ατόμου έχει χώρο για δύο ηλεκτρόνια. Το επόμενο κέλυφος έχει χώρο για οκτώ. Το τρίτο κέλυφος έχει τρία υπό-κελύφη που έχουν χώρο για δύο, έξι και 10 ηλεκτρόνια. Μόνο τα ηλεκτρόνια στο εξώτατο κέλυφος ή το κέλυφος σθένους συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις.

Ένα άτομο ξεκινά πάντα με έναν σταθερό αριθμό ηλεκτρονίων, που δίνεται από τον ατομικό αριθμό. Τα ηλεκτρόνια του ατομικού αριθμού γεμίζουν τα κελύφη ηλεκτρονίων από το εσωτερικό προς τα έξω, αφήνοντας τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό κέλυφος. Τα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό κέλυφος σθένους καθορίζουν πώς συμπεριφέρεται ένα άτομο, είτε λαμβάνει, δίνει είτε να μοιράζονται ηλεκτρόνια για να συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις και να σχηματίζουν δύο τύπους χημικών δεσμών: ιοντικά και ομοιοπολική.

Τα άτομα είναι πιο σταθερά όταν τα κελύφη ηλεκτρονίων σθένους είναι γεμάτα. Ανάλογα με τον ατομικό αριθμό του ατόμου, αυτό μπορεί να σημαίνει ότι υπάρχουν δύο, οκτώ ή περισσότερα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό κέλυφος. Ένας τρόπος για να ολοκληρωθούν τα κελύφη είναι τα άτομα που έχουν ένα ή δύο ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους τους να τα δωρίσουν σε άτομα που λείπουν ένα ή δύο στο εξώτατο κέλυφος τους. Τέτοιες χημικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν την ανταλλαγή ηλεκτρονίων μεταξύ δύο ή περισσότερων ατόμων με την προκύπτουσα ουσία που αποτελείται από δύο ή περισσότερα ιόντα.

Για παράδειγμα, το νάτριο έχει ατομικό αριθμό 11, που σημαίνει ότι το εσωτερικό του κελύφους έχει δύο ηλεκτρόνια. το επόμενο κέλυφος έχει οκτώ και το εξωτερικό κέλυφος σθένους έχει ένα. Το νάτριο θα μπορούσε να έχει ένα πλήρες εξώτατο κέλυφος εάν δωρίσει το επιπλέον ηλεκτρόνιο του. Το χλώριο, από την άλλη πλευρά, έχει ατομικό αριθμό 17. Αυτό σημαίνει ότι έχει δύο ηλεκτρόνια στο εσωτερικό του κέλυφος, οκτώ στο επόμενο κέλυφος, δύο στο επόμενο υπόστρωμα και πέντε στο εξώτατο υπόστρωμα όπου υπάρχει χώρος για έξι. Το χλώριο μπορεί να ολοκληρώσει το εξώτατο κέλυφος του με την αποδοχή ενός επιπλέον ηλεκτρονίου.

Στην πραγματικότητα, το νάτριο και το χλώριο αντιδρούν με μια φωτεινή κίτρινη φλόγα για να σχηματίσουν μια νέα ένωση, χλωριούχο νάτριο ή επιτραπέζιο άλας. Σε αυτήν τη χημική αντίδραση, κάθε άτομο νατρίου δίνει το μοναδικό εξωτερικό ηλεκτρόνιο του σε άτομο χλωρίου. Το άτομο νατρίου γίνεται θετικά φορτισμένο ιόν και το άτομο χλωρίου φορτίζεται αρνητικά. Τα δύο διαφορετικά φορτισμένα ιόντα προσελκύουν το σχηματισμό του σταθερού μορίου χλωριούχου νατρίου με έναν ιοντικό δεσμό.

Πολλά άτομα έχουν περισσότερα από ένα ή δύο ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους τους, αλλά η εγκατάλειψη τριών ή τεσσάρων ηλεκτρονίων θα μπορούσε να κάνει το υπόλοιπο άτομο ασταθές. Αντ 'αυτού, τέτοια άτομα εισέρχονται σε διάταξη κοινής χρήσης με άλλα άτομα για να σχηματίσουν έναν ομοιοπολικό δεσμό.

Για παράδειγμα, ο άνθρακας έχει ατομικό αριθμό έξι, που σημαίνει ότι έχει δύο ηλεκτρόνια στο εσωτερικό του κέλυφος και τέσσερα στο δεύτερο κέλυφος με χώρο για οκτώ. Θεωρητικά, ένα άτομο άνθρακα θα μπορούσε να εγκαταλείψει τα τέσσερα εξόχως ηλεκτρόνια του ή να λάβει τέσσερα ηλεκτρόνια για να ολοκληρώσει το εξώτατο κέλυφος του και να σχηματίσει έναν ιοντικό δεσμό. Στην πράξη, ένα άτομο άνθρακα σχηματίζει έναν ομοιοπολικό δεσμό με άλλα άτομα που μπορούν να μοιράζονται ηλεκτρόνια, όπως το άτομο υδρογόνου.

Στο μεθάνιο, ένα άτομο άνθρακα μοιράζεται τα τέσσερα ηλεκτρόνια του με τέσσερα άτομα υδρογόνου, το καθένα με ένα κοινό κοινό ηλεκτρόνιο. Κοινή χρήση σημαίνει ότι οκτώ ηλεκτρόνια κατανέμονται πάνω στα άτομα άνθρακα και υδρογόνου έτσι ώστε διαφορετικά κελύφη να είναι γεμάτα σε διαφορετικούς χρόνους. Το μεθάνιο είναι ένα παράδειγμα σταθερού ομοιοπολικού δεσμού.

Ανάλογα με τα εμπλεκόμενα άτομα, οι χημικές αντιδράσεις μπορούν να οδηγήσουν σε πολλούς συνδυασμούς δεσμών καθώς τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται και μοιράζονται σε διάφορες σταθερές διευθετήσεις. Δύο από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά μιας χημικής αντίδρασης είναι οι τροποποιημένες διαμορφώσεις ηλεκτρονίων και η σταθερότητα των προϊόντων της αντίδρασης.