ההבדלים בין החלפה יחידה אניונית לקטיונית

האלקטרונים המקיפים את גרעין האטום אחראים ליכולתו של אותו אטום לקחת חלק בתגובות כימיות. כל מיני חומרים כימיים יכולים להגיב זה עם זה, מאטומים בודדים או יונים ועד לתרכובות מורכבות. תגובות כימיות יכולות להתרחש על ידי מספר מנגנונים שונים, ותגובות החלפה בודדות הן קבוצה אחת של סוגי תגובה.

תגובות כימיות הן היסוד של כל תהליכי החיים וגם של השינויים בהיבטים הלא-חיים בסביבות שונות בכל רחבי כדור הארץ. בתגובה כימית, מינים כימיים, בין אם אטומים, מולקולות או תרכובות מסובכות, מתקשרים זה עם זה ועוברים שינוי למינים כימיים שונים. תגובות מסוימות יכולות להתרחש באופן ספונטני, ללא הזנת אנרגיה, ואילו תגובות אחרות דורשות להתגבר על מחסום אנרגיה לפני שתוכל להמשיך בתגובה.

ישנן דרכים רבות בהן מינים כימיים יכולים למעשה לתקשר זה עם זה במהלך תגובה כימית. בתגובות סינתזה, שני חומרים כימיים או יותר מגיבים ליצירת תרכובת כימית חדשה. לעומת זאת בפירוק תרכובת מורכבת יותר מתפרקת למעשה לשניים או יותר חומרים פשוטים יותר. תגובות החלפה יחידה וכפולה כוללות החלפה של מינים כימיים בין החומרים המגיבים כך שהתרכובות המגיבות המקוריות הופכות לתרכובות מוצר חדשות.

תגובות החלפה יחידה הן תגובות פשוטות בצורה A + BC נותנות AC + B. התרכובת BC מגיבה עם אלמנט A ומתג מתרחש, כאשר אלמנט A תופס את מקומו של אלמנט B במתחם. תגובות אלו מביאות ליצירת תרכובת חדשה, AC, ושחרור יסוד B. תגובת החלפה יחידה תתקיים רק כאשר האלמנט הנעקר מהמתחם פחות תגובתי מהאלמנט שעושה עקירה.

אניונים הם אטומים או מולקולות שיש להם מטען שלילי נטו, כלומר יש לאטום או למולקולה רכש אלקטרונים טעונים אחד או יותר מאטום או מולקולה אחרת ולכן נושא כעת עודף שלילי לחייב. לעומת זאת, קטיונים נושאים מטען חיובי מכיוון שאיבדו אלקטרונים אחד או יותר והמטען החיובי של הפרוטונים בגרעין אינו מאוזן. מינים קטיוניים ואניוניים עשויים להימשך זה לזה וליצור מולקולה חדשה באמצעות קשר יוני.

בהחלפה אניונית, אניון מגיב עם מולקולה יונית אחרת. המולקולה היונית מורכבת מאניון וקטיון ומאבדת את האניון שלה, ומחליפה אותה באניון המגיב החדש עם התקדמות התגובה. בהחלפה קטיונית, קטיון מגיב עם מולקולה יונית המורכבת מאניון וקטיון, ושוב, מתג מתרחש, כאשר הקטיון החדש מחליף את הקטיון הישן. בשני המקרים התוצאה היא מולקולה יונית חדשה ושחרור המינים שהוחלפו.