Keemilised reaktsioonid toimuvad siis, kui kahe või enama aine aatomid vahetavad või jagavad elektrone. Reaktsioon tekitab aatomeid ja molekule, mille elektronid on paigutatud erinevalt. Aatomite muutunud konfiguratsioon hõlmab energia muutust, see tähendab, et keemiline reaktsioon kas eraldab või neelab valgust, soojust või elektrit. Omakorda selleks, et eraldada aatomid nende algsesse olekusse, tuleb energia eemaldada või varustada.
Keemilised reaktsioonid reguleerivad paljusid igapäevaelu protsesse ja võivad olla ülimalt keerukad nii aatomite kui ka aatomitega reaktsioonisse sisenevad molekulid, mis toodavad reaktsiooni produktidena täiesti erinevaid aatomite ja molekulide kombinatsioone reaktsioon. Erinevat tüüpi reaktsioonid ja elektronide vahetamise või jagamise viis võivad toota selliseid erinevaid tooteid nagu plastikud, ravimid ja detergendid.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Keemilise reaktsiooni käigus omandavad, kaotavad või jagavad algsete ainete aatomid oma elektrone nende ainetega, millega nad reageerivad. Reaktsioon loob uued ained, mis koosnevad uuest aatomite kombinatsioonist ja elektronide erinevast konfiguratsioonist.
Aatomid keemilises reaktsioonis
Aatomid koosnevad tuumast ja ümbritsevatest elektronidest. Elektronid paiknevad tuuma ümber kestadena ja igas kestas on ruumi kindlale arvule elektronidele. Näiteks aatomi sisimas kestas on ruumi kahele elektronile. Järgmises kestas on ruumi kaheksale. Kolmandal kestal on kolm alamkesta, milles on ruumi kahele, kuuele ja kümnele elektronile. Keemilistes reaktsioonides osalevad ainult kõige välimises kestas olevad elektronid või valentskoor.
Aatom algab alati kindla elektronide arvuga, mille annab aatomnumber. Aatomnumbri elektronid täidavad elektronkestad seestpoolt väljapoole, jättes ülejäänud elektronid väliskesta. Välises valentskoores olevad elektronid määravad, kuidas aatom käitub, olgu see siis kas võtmine, andmine või mitte elektronide jagamine keemilistes reaktsioonides osalemiseks ja kahte tüüpi keemiliste sidemete moodustamiseks: ioon- ja kovalentne.
Joonised võlakirjad
Aatomid on kõige stabiilsemad siis, kui nende valentselektronikestad on täis. Sõltuvalt aatomi aatomnumbrist võib see tähendada väliskestas kahe, kaheksa või enama elektroni olemasolu. Üks võimalus kestade komplekteerimiseks on see, et aatomid, mille valentskoores on üks või kaks elektroni, annetaksid need aatomitele, mille välimises kestas puudub üks või kaks. Sellised keemilised reaktsioonid hõlmavad elektronide vahetust kahe või enama aatomi vahel tulemuseks oleva ainega, mis koosneb kahest või enamast ioonist.
Näiteks on naatriumi aatomnumber 11, see tähendab, et sisimasel kestal on kaks elektroni; järgmises kestas on kaheksa ja välimises valentsi kestas üks. Naatriumil võiks olla täielik välimine kest, kui ta annetaks oma ekstra elektroni. Kloori seevastu on aatomnumber 17. See tähendab, et selle sisemises kestas on kaks elektroni, järgmises kaheksa, järgmises aluskihis kaks ja välimises alamkarbis viis, kus on ruumi kuuele. Kloor suudab oma äärmise kesta täiendada, aktsepteerides ekstra elektroni.
Tegelikult reageerivad naatrium ja kloor erekollase leegiga, moodustades uue ühendi, naatriumkloriidi või lauasoola. Selles keemilises reaktsioonis annab iga naatriumiaatom kloori aatomile oma ühe välise elektroni. Naatriumiaatom muutub positiivselt laetud iooniks ja kloori aatom negatiivselt laetud. Kaks erinevalt laetud iooni tõmbavad ioonse sidemega stabiilse naatriumkloriidi molekuli.
Kovalentsed sidemed
Paljude aatomite valentskoores on rohkem kui üks või kaks elektroni, kuid kolmest või neljast elektronist loobumine võib muuta ülejäänud aatomi ebastabiilseks. Selle asemel sõlmivad sellised aatomid kovalentse sideme moodustamiseks jagamise kokkuleppe teiste aatomitega.
Näiteks on süsinikul aatomnumber kuus, mis tähendab, et selle sisemises kestas on kaks elektroni ja teises kestas neli, kus on ruumi kaheksale. Teoreetiliselt võib süsinikuaatom loobuda oma neljast äärmisest elektronist või vastu võtta neli elektroni, et täita oma välimine kest ja moodustada iooniline side. Praktikas moodustab süsinikuaatom kovalentse sideme teiste aatomitega, mis võivad jagada elektrone, näiteks vesinikuaatom.
Metaanis jagab üks süsinikuaatom oma nelja elektroni nelja vesiniku aatomiga, millest igaühel on üks ühine elektron. Jagamine tähendab, et kaheksa elektroni jaotub süsiniku ja vesiniku aatomite vahel nii, et erinevad kestad on erinevatel aegadel täis. Metaan on stabiilse kovalentse sideme näide.
Sõltuvalt kaasatud aatomitest võivad keemilised reaktsioonid põhjustada mitmeid sidemete kombinatsioone, kui elektronid kanduvad ja jagunevad erinevates stabiilsetes oludes. Keemilise reaktsiooni kaks kõige olulisemat omadust on muutunud elektronkonfiguratsioonid ja reaktsiooni saaduste stabiilsus.