Elektroni koji kruže oko jezgre atoma odgovorni su za sposobnost tog atoma da sudjeluje u kemijskim reakcijama. Sve vrste kemijskih tvari mogu međusobno reagirati, od pojedinačnih atoma ili iona do složenih spojeva. Kemijske reakcije mogu se odvijati na više različitih mehanizama, a pojedinačne zamjenske reakcije jedna su skupina vrsta reakcija.
Kemijske reakcije
Kemijske reakcije temelj su svih životnih procesa, kao i promjena u neživim aspektima različitih okoliša širom planete. U kemijskoj reakciji, kemijske vrste, bilo da su to atomi, molekule ili komplicirani spojevi, međusobno djeluju i podvrgavaju se promjeni u različitim kemijskim vrstama. Neke reakcije mogu se dogoditi spontano, bez unosa energije, dok druge reakcije zahtijevaju prevladavanje energetske barijere prije nego što reakcija može nastaviti.
Vrste reakcija
Brojni su načini na koje kemijske vrste zapravo mogu međusobno komunicirati tijekom kemijske reakcije. U reakcijama sinteze dvije ili više kemijskih tvari reagiraju i stvaraju novi kemijski spoj. S druge strane, razgradnjom se složeniji spoj zapravo razlaže na dvije ili više jednostavnijih tvari. Reakcije pojedinačne i dvostruke zamjene uključuju izmjenu kemijskih vrsta između reakcijskih tvari tako da izvorni reakcijski spojevi postaju spojevi novih proizvoda.
Pojedinačna zamjena
Reakcije pojedinačne zamjene su jednostavne reakcije oblika A + BC daju AC + B. Spoj BC reagira s elementom A i dolazi do prekida, pri čemu element A zauzima mjesto elementa B u spoju. Te reakcije rezultiraju stvaranjem novog spoja, AC, i oslobađanjem elementa B. Jedna reakcija zamjene dogodit će se samo kada je element koji se istiskuje iz spoja manje reaktivan od elementa koji vrši istiskivanje.
Anioni i kationi
Anioni su atomi ili molekule koji imaju neto negativni naboj, što znači da atom ili molekula imaju stekao jedan ili više nabijenih elektrona od drugog atoma ili molekule i tako sada nosi višak negativnog naplatiti. S druge strane, kationi nose pozitivan naboj jer su izgubili jedan ili više elektrona, a pozitivni naboj protona u jezgri nije uravnotežen. Kationske i anionske vrste mogu se međusobno privući i ionskom vezom tvore novu molekulu.
Anionska i kationska pojedinačna zamjena
U anionskoj zamjeni anion reagira s drugom ionskom molekulom. Jonska molekula sastoji se od aniona i kationa te gubi svoj anion, zamjenjujući ga novim reakcijskim anionom kako reakcija teče. U kationskoj zamjeni, kation reagira s ionskom molekulom koja se sastoji od aniona i kationa, i opet dolazi do prebacivanja, pri čemu novi kation zamjenjuje stari kation. U oba slučaja rezultat je nova ionska molekula i oslobađanje vrste koja je zamijenjena.