Les réactions chimiques se produisent lorsque les atomes de deux substances ou plus échangent ou partagent des électrons. La réaction produit des atomes et des molécules avec les électrons disposés différemment. La configuration modifiée des atomes implique un changement d'énergie, ce qui signifie que la réaction chimique émet ou absorbe de la lumière, de la chaleur ou de l'électricité. À son tour, pour séparer les atomes dans leur état d'origine, de l'énergie doit être retirée ou fournie.
Les réactions chimiques régissent de nombreux processus de la vie quotidienne et peuvent être extrêmement compliquées, avec les atomes et les molécules entrant dans une réaction et produisant des combinaisons complètement différentes d'atomes et de molécules en tant que produits de la réaction. Les différents types de réactions et la façon dont les électrons sont échangés ou partagés peuvent produire des produits aussi différents que les plastiques, les médicaments et les détergents.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Au cours d'une réaction chimique, les atomes des substances d'origine gagnent, perdent ou partagent leurs électrons avec ceux des substances avec lesquelles ils réagissent. La réaction crée de nouvelles substances constituées d'une nouvelle combinaison d'atomes et d'une configuration différente d'électrons.
Atomes dans une réaction chimique
Les atomes sont constitués d'un noyau et d'électrons environnants. Les électrons s'organisent en coquilles autour du noyau, et chaque coquille a de la place pour un nombre fixe d'électrons. Par exemple, la couche la plus interne d'un atome a de la place pour deux électrons. La prochaine coquille a de la place pour huit. La troisième couche a trois sous-couches qui ont de la place pour deux, six et 10 électrons. Seuls les électrons de la couche la plus externe, ou la couche de valence, participent aux réactions chimiques.
Un atome commence toujours avec un nombre fixe d'électrons, donné par le numéro atomique. Les électrons du numéro atomique remplissent les couches d'électrons de l'intérieur vers l'extérieur, laissant les électrons restants dans la couche extérieure. Les électrons de la couche de valence extérieure déterminent le comportement d'un atome, qu'il prenne, donne ou partageant des électrons pour participer à des réactions chimiques et former deux types de liaisons chimiques: ioniques et covalente.
Des liaisons ioniques
Les atomes sont plus stables lorsque leurs couches d'électrons de valence sont pleines. Selon le numéro atomique de l'atome, cela peut signifier avoir deux, huit électrons ou plus dans la couche extérieure. Une façon de compléter les coquilles consiste pour les atomes qui ont un ou deux électrons dans leur coquille de valence à les donner aux atomes qui manquent un ou deux dans leur coquille la plus externe. De telles réactions chimiques impliquent l'échange d'électrons entre deux atomes ou plus avec la substance résultante composée de deux ions ou plus.
Par exemple, le sodium a un numéro atomique de 11, ce qui signifie que la couche la plus interne a deux électrons; la coque suivante en a huit et la coque de valence la plus externe en a un. Le sodium pourrait avoir une enveloppe extérieure complète s'il donnait son électron supplémentaire. Le chlore, quant à lui, a un numéro atomique de 17. Cela signifie qu'il a deux électrons dans sa couche interne, huit dans la couche suivante, deux dans la sous-couche suivante et cinq dans la sous-couche la plus externe où il y a de la place pour six. Le chlore peut compléter son enveloppe la plus externe en acceptant un électron supplémentaire.
En fait, le sodium et le chlore réagissent avec une flamme jaune vif pour former un nouveau composé, le chlorure de sodium ou le sel de table. Dans cette réaction chimique, chaque atome de sodium donne son unique électron extérieur à un atome de chlore. L'atome de sodium devient un ion chargé positivement et l'atome de chlore devient chargé négativement. Les deux ions chargés différemment s'attirent pour former la molécule stable de chlorure de sodium avec une liaison ionique.
Des liaisons covalentes
De nombreux atomes ont plus d'un ou deux électrons dans leur couche de valence, mais abandonner trois ou quatre électrons pourrait rendre l'atome restant instable. Au lieu de cela, ces atomes entrent dans un arrangement de partage avec d'autres atomes pour former une liaison covalente.
Par exemple, le carbone a le numéro atomique six, ce qui signifie qu'il a deux électrons dans sa couche interne et quatre dans la deuxième couche avec de la place pour huit. En théorie, un atome de carbone pourrait abandonner ses quatre électrons les plus externes ou recevoir quatre électrons pour compléter sa couche la plus externe et former une liaison ionique. En pratique, un atome de carbone forme une liaison covalente avec d'autres atomes qui peuvent partager des électrons, comme l'atome d'hydrogène.
Dans le méthane, un seul atome de carbone partage ses quatre électrons avec quatre atomes d'hydrogène, chacun avec un seul électron partagé. Le partage signifie que huit électrons sont répartis sur les atomes de carbone et d'hydrogène de telle sorte que différentes coquilles sont pleines à des moments différents. Le méthane est un exemple de liaison covalente stable.
Selon les atomes impliqués, les réactions chimiques peuvent entraîner de nombreuses combinaisons de liaisons, car les électrons sont transférés et partagés dans divers arrangements stables. Deux des caractéristiques les plus importantes d'une réaction chimique sont les configurations électroniques modifiées et la stabilité des produits de la réaction.