Elektronai, skriejantys aplink atomo branduolį, yra atsakingi už to atomo gebėjimą dalyvauti cheminėse reakcijose. Visų rūšių cheminės medžiagos gali reaguoti viena nuo kitos, pradedant pavieniais atomais ar jonais ir baigiant sudėtingais junginiais. Cheminės reakcijos gali vykti keliais skirtingais mechanizmais, o vienos pakaitinės reakcijos yra viena reakcijų tipų grupė.
Cheminės reakcijos
Cheminės reakcijos yra visų gyvenimo procesų, taip pat įvairių planetos negyvybingų aspektų pokyčių pagrindas. Vykstant cheminei reakcijai, cheminės rūšys, nesvarbu, ar tai būtų atomai, molekulės ar sudėtingi junginiai, sąveikauja ir keičiasi į skirtingas chemines rūšis. Kai kurios reakcijos gali pasireikšti savaime, be energijos įvedimo, o kitoms reakcijoms reikalinga energijos barjera įveikti, kol reakcija gali vykti.
Reakcijos tipai
Yra daugybė būdų, kaip cheminės rūšys gali iš tikrųjų sąveikauti cheminės reakcijos metu. Sintezės reakcijose dvi ar daugiau cheminių medžiagų reaguoja ir susidaro naujas cheminis junginys. Kita vertus, skaidant sudėtingesnis junginys iš tikrųjų suskaidomas į dvi ar daugiau paprastesnių medžiagų. Vienkartinės ir dvigubos pakaitinės reakcijos apima cheminių medžiagų pasikeitimą tarp reaguojančių medžiagų, kad pradiniai reaguojantys junginiai taptų naujais produktų junginiais.
Vienkartinis pakeitimas
Vienkartinės pakaitinės reakcijos yra paprastos A + BC formos reakcijos, suteikiančios AC + B. Junginys BC reaguoja su elementu A ir įvyksta jungiklis, elementui A užimant elemento B vietą junginyje. Dėl šių reakcijų susidaro naujas junginys AC ir išsiskiria B elementas. Viena pakaitinė reakcija įvyks tik tada, kai elementas, išstumtas iš junginio, yra mažiau reaktyvus nei elementas, kuris atlieka poslinkį.
Anijonai ir katijonai
Anijonai yra atomai ar molekulės, kurių grynasis neigiamas krūvis reiškia, kad atomas ar molekulė turi įgijo vieną ar daugiau įkrautų elektronų iš kito atomo ar molekulės ir todėl dabar turi neigiamą perteklių mokestis. Kita vertus, katijonai turi teigiamą krūvį, nes jie prarado vieną ar daugiau elektronų, o teigiamas protonų krūvis branduolyje nėra atsveriamas. Katijoninės ir anijoninės rūšys gali būti pritrauktos viena kitai ir sudaryti naują molekulę, susijungdamos joniniu ryšiu.
Anijoninis ir katijoninis vienintelis pakeitimas
Pakeitus anijoną, anijonas reaguoja su kita jonine molekule. Joninė molekulė susideda iš anijono ir katijono ir praranda anijoną, o vykstant reakcijai pakeičia jį naujuoju reaguojančiu anijonu. Pakeitus katijonui, katijonas reaguoja su jonine molekule, susidedančia iš anijono ir katijono, ir vėl įvyksta jungiklis, o naujasis katijonas pakeičia senąjį katijoną. Abiem atvejais rezultatas yra nauja joninė molekulė ir pakeistos rūšies išsiskyrimas.