Cheminės reakcijos vyksta, kai dviejų ar daugiau medžiagų atomai keičiasi arba dalijasi elektronais. Reakcijos metu elektronai išsidėstę skirtingai, susidaro atomai ir molekulės. Pasikeitusi atomų konfigūracija apima energijos pasikeitimą, o tai reiškia, kad cheminė reakcija arba išskiria, arba sugeria šviesą, šilumą ar elektrą. Savo ruožtu, norint atomus atskirti į pradinę būseną, energija turi būti pašalinta arba suteikta.
Cheminės reakcijos valdo daugelį kasdienio gyvenimo procesų ir gali būti be galo sudėtingos, turinčios ir atomus, ir molekulės, patenkančios į reakciją ir gaminančios visiškai skirtingus atomų ir molekulių derinius, kaip reakcijos produktus reakcija. Skirtingos reakcijos ir elektronų mainų ar dalijimosi būdas gali sukelti tokius skirtingus produktus kaip plastikas, vaistai ir plovikliai.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Cheminės reakcijos metu pirminių medžiagų atomai įgyja, praranda arba dalijasi savo elektronais su tų medžiagų, su kuriomis jie reaguoja, elektronais. Reakcija sukuria naujas medžiagas, sudarytas iš naujo atomų derinio ir kitokios elektronų konfigūracijos.
Atomai cheminėje reakcijoje
Atomai susideda iš branduolio ir jį supančių elektronų. Elektronai išsidėstę apvalkaluose aplink branduolį, ir kiekviename apvalkale yra vietos fiksuotam elektronų skaičiui. Pavyzdžiui, vidiniame atomo apvalkale yra vietos dviem elektronams. Kitame apvalkale yra vietos aštuoniems. Trečiasis apvalkalas turi tris porūšius, kuriuose telpa du, šeši ir 10 elektronų. Cheminėse reakcijose dalyvauja tik tolimiausio apvalkalo arba valentinio apvalkalo elektronai.
Atomas visada prasideda nuo fiksuoto elektronų skaičiaus, kurį suteikia atomo skaičius. Atomo skaičiaus elektronai užpildo elektronų apvalkalus iš vidaus, palikdami likusius elektronus išoriniame apvalkale. Išorinio valentinio apvalkalo elektronai nustato, kaip elgiasi atomas, imdamas, duodamas ar ne dalijantis elektronais dalyvauti cheminėse reakcijose ir susidaryti dviejų tipų cheminėms jungtims: joninėms ir kovalentinis.
Joninės obligacijos
Atomai yra stabiliausi, kai jų valentiniai elektronų apvalkalai yra pilni. Priklausomai nuo atomo atominio skaičiaus, tai gali reikšti, kad išoriniame apvalkale yra du, aštuoni ar daugiau elektronų. Vienas iš būdų užbaigti apvalkalus yra tai, kad atomai, kurių valentiniame apvalkale yra vienas ar du elektronai, paaukotų juos atomams, kurių išoriniame apvalkale trūksta vieno ar dviejų. Tokios cheminės reakcijos apima elektronų mainus tarp dviejų ar daugiau atomų su susidariusia medžiaga, susidedančia iš dviejų ar daugiau jonų.
Pavyzdžiui, natrio atominis skaičius yra 11, tai reiškia, kad vidinis apvalkalas turi du elektronus; kitas apvalkalas turi aštuonis, o išorinis valentinis apvalkalas - vieną. Natris galėtų turėti visą atokiausią apvalkalą, jei paaukotų papildomą elektroną. Kita vertus, chloro atominis skaičius yra 17. Tai reiškia, kad jo vidiniame apvalkale yra du elektronai, kitame - aštuoni, kitame - du ir penki - tolimiausiame apvalkale, kur yra vietos šešiems. Chloras gali užbaigti savo tolimiausią apvalkalą priimdamas papildomą elektroną.
Iš tikrųjų natris ir chloras reaguoja su ryškiai geltona liepsna ir susidaro naujas junginys - natrio chloridas arba valgomoji druska. Toje cheminėje reakcijoje kiekvienas natrio atomas suteikia savo vienintelį išorinį elektroną chloro atomai. Natrio atomas tampa teigiamai įkrautu jonu, o chloro atomas - neigiamai. Du skirtingai įkrauti jonai pritraukia formuoti stabilią natrio chlorido molekulę su joniniu ryšiu.
Kovalentinės obligacijos
Daugelio atomų valentiniame apvalkale yra daugiau nei vienas ar du elektronai, tačiau atsisakius trijų ar keturių elektronų, likęs atomas gali tapti nestabilus. Vietoj to, tokie atomai sudaro dalijimosi susitarimą su kitais atomais, kad susidarytų kovalentinis ryšys.
Pvz., Anglies atomo numeris yra šeši, o tai reiškia, kad jos vidiniame apvalkale yra du elektronai, o antrame - keturi, o vietos aštuoniems. Teoriškai anglies atomas galėtų atsisakyti keturių atokiausių elektronų arba priimti keturis elektronus, kad užbaigtų savo tolimiausią apvalkalą ir suformuotų joninį ryšį. Praktiškai anglies atomas sudaro kovalentinį ryšį su kitais atomais, kurie gali dalytis elektronais, pavyzdžiui, vandenilio atomu.
Metane vienas anglies atomas dalijasi savo keturiais elektronais su keturiais vandenilio atomais, kurių kiekvienas turi vieną bendrą elektroną. Dalijimasis reiškia, kad aštuoni elektronai pasiskirsto per anglies ir vandenilio atomus taip, kad skirtingi apvalkalai yra pilni skirtingu metu. Metanas yra stabilaus kovalentinio ryšio pavyzdys.
Priklausomai nuo dalyvaujančių atomų, cheminės reakcijos gali sukelti daugybę jungčių derinių, nes elektronai perduodami ir dalijasi įvairiais stabiliais susitarimais. Du svarbiausi cheminės reakcijos bruožai yra pasikeitusi elektronų konfigūracija ir reakcijos produktų stabilumas.