Las reacciones químicas tienen lugar cuando los átomos de dos o más sustancias intercambian o comparten electrones. La reacción produce átomos y moléculas con los electrones dispuestos de manera diferente. La configuración modificada de los átomos implica un cambio de energía, lo que significa que la reacción química emite o absorbe luz, calor o electricidad. A su vez, para separar los átomos en su estado original, se debe eliminar o proporcionar energía.
Las reacciones químicas gobiernan muchos de los procesos de la vida diaria y pueden ser extremadamente complicadas, tanto con átomos como con moléculas que entran en una reacción y producen combinaciones completamente diferentes de átomos y moléculas como productos de la reacción. Los diferentes tipos de reacciones y la forma en que se intercambian o comparten los electrones pueden producir productos tan diferentes como plásticos, medicamentos y detergentes.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Durante una reacción química, los átomos de las sustancias originales ganan, pierden o comparten sus electrones con los de las sustancias con las que reaccionan. La reacción crea nuevas sustancias compuestas por una nueva combinación de átomos y una configuración diferente de electrones.
Átomos en una reacción química
Los átomos están formados por un núcleo y electrones circundantes. Los electrones se organizan en capas alrededor del núcleo, y cada capa tiene espacio para un número fijo de electrones. Por ejemplo, la capa más interna de un átomo tiene espacio para dos electrones. El siguiente proyectil tiene espacio para ocho. La tercera capa tiene tres subcapas que tienen espacio para dos, seis y 10 electrones. Solo los electrones de la capa más externa, o capa de valencia, participan en las reacciones químicas.
Un átomo siempre comienza con un número fijo de electrones, dado por el número atómico. Los electrones del número atómico llenan las capas de electrones de adentro hacia afuera, dejando los electrones restantes en la capa exterior. Los electrones en la capa de valencia exterior determinan cómo se comporta un átomo, ya sea tomando, dando o compartir electrones para participar en reacciones químicas y para formar dos tipos de enlaces químicos: iónicos y covalente.
Enlaces iónicos
Los átomos son más estables cuando sus capas de electrones de valencia están llenas. Dependiendo del número atómico del átomo, eso puede significar tener dos, ocho o más electrones en la capa exterior. Una forma de completar las capas es que los átomos que tienen uno o dos electrones en su capa de valencia los donen a los átomos a los que les falta uno o dos en su capa más externa. Tales reacciones químicas implican el intercambio de electrones entre dos o más átomos con la sustancia resultante formada por dos o más iones.
Por ejemplo, el sodio tiene un número atómico de 11, lo que significa que la capa más interna tiene dos electrones; la siguiente capa tiene ocho, y la capa de valencia más externa tiene uno. El sodio podría tener una capa más externa completa si donara su electrón extra. El cloro, por otro lado, tiene un número atómico de 17. Esto significa que tiene dos electrones en su capa interna, ocho en la siguiente capa, dos en la siguiente subcapa y cinco en la subcapa más externa donde hay espacio para seis. El cloro puede completar su capa más externa aceptando un electrón extra.
De hecho, el sodio y el cloro reaccionan con una llama amarilla brillante para formar un nuevo compuesto, cloruro de sodio o sal de mesa. En esa reacción química, cada átomo de sodio le da su único electrón externo a un átomo de cloro. El átomo de sodio se convierte en un ion cargado positivamente y el átomo de cloro se carga negativamente. Los dos iones cargados de manera diferente se atraen para formar la molécula estable de cloruro de sodio con un enlace iónico.
Enlaces covalentes
Muchos átomos tienen más de uno o dos electrones en su capa de valencia, pero ceder tres o cuatro electrones podría hacer que el átomo restante sea inestable. En cambio, tales átomos entran en un arreglo compartido con otros átomos para formar un enlace covalente.
Por ejemplo, el carbono tiene un número atómico seis, lo que significa que tiene dos electrones en su capa interna y cuatro en la segunda capa con espacio para ocho. En teoría, un átomo de carbono podría ceder sus cuatro electrones más externos o recibir cuatro electrones para completar su capa más externa y formar un enlace iónico. En la práctica, un átomo de carbono forma un enlace covalente con otros átomos que pueden compartir electrones, como el átomo de hidrógeno.
En el metano, un solo átomo de carbono comparte sus cuatro electrones con cuatro átomos de hidrógeno, cada uno con un solo electrón compartido. Compartir significa que ocho electrones se distribuyen entre los átomos de carbono e hidrógeno, de modo que diferentes capas están llenas en diferentes momentos. El metano es un ejemplo de enlace covalente estable.
Dependiendo de los átomos involucrados, las reacciones químicas pueden resultar en muchas combinaciones de enlaces a medida que los electrones se transfieren y comparten en varios arreglos estables. Dos de las características más importantes de una reacción química son las configuraciones electrónicas cambiadas y la estabilidad de los productos de la reacción.