Ķīmiskās reakcijas notiek, kad divu vai vairāku vielu atomi apmainās vai dalās elektronos. Reakcija rada atomus un molekulas, kuru elektroni ir sakārtoti atšķirīgi. Mainītā atomu konfigurācija ir saistīta ar enerģijas izmaiņām, tas nozīmē, ka ķīmiskā reakcija vai nu izdala, vai absorbē gaismu, siltumu vai elektrību. Savukārt, lai atomus atdalītu sākotnējā stāvoklī, enerģija ir jānoņem vai jānodrošina.
Ķīmiskās reakcijas regulē daudzus ikdienas dzīves procesus, un tās var būt ārkārtīgi sarežģītas gan ar atomiem, gan ar molekulas, kas nonāk reakcijā un rada pilnīgi atšķirīgas atomu un molekulu kombinācijas kā reakcija. Dažādu veidu reakcijas un elektronu apmaiņas vai koplietošanas veids var radīt tādus dažādus produktus kā plastmasu, zāles un mazgāšanas līdzekļus.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Ķīmiskās reakcijas laikā sākotnējo vielu atomi iegūst, zaudē vai dalās savos elektronos ar tiem, ar kuriem tās reaģē. Reakcija rada jaunas vielas, ko veido jauna atomu kombinācija un atšķirīga elektronu konfigurācija.
Atomi ķīmiskā reakcijā
Atomi sastāv no kodola un apkārtējiem elektroniem. Elektroni izkārtojas apvalkos ap kodolu, un katrā apvalkā ir vieta fiksētam elektronu skaitam. Piemēram, iekšējā atoma apvalkā ir vieta diviem elektroniem. Nākamajā apvalkā ir vieta astoņiem cilvēkiem. Trešajā apvalkā ir trīs apakškorpusi, kuros ir vieta diviem, sešiem un 10 elektroniem. Ķīmiskās reakcijās piedalās tikai ārējā apvalka vai valences apvalka elektroni.
Atoms vienmēr sākas ar noteiktu elektronu skaitu, ko dod atomu skaitlis. Atomu skaitļa elektroni aizpilda elektronu čaulas no iekšpuses uz āru, atstājot atlikušos elektronus ārējā apvalkā. Elektroni ārējā valences apvalkā nosaka to, kā atoms izturas neatkarīgi no tā, vai tas ņem, dod vai dod daloties elektronos, lai piedalītos ķīmiskajās reakcijās un veidotu divu veidu ķīmiskās saites: jonu un kovalents.
Joniskās saites
Atomi ir visstabilākie, kad to valences elektronu čaulas ir pilnas. Atkarībā no atoma atomu skaita tas var nozīmēt, ka ārējā apvalkā ir divi, astoņi vai vairāk elektroni. Viens no veidiem, kā pabeigt čaulas, ir tādi, ka atomi, kuru valences apvalkā ir viens vai divi elektroni, tos ziedotu atomiem, kuru vistālākajā apvalkā trūkst viena vai divu. Šādas ķīmiskās reakcijas ietver elektronu apmaiņu starp diviem vai vairākiem atomiem ar iegūto vielu, kas sastāv no diviem vai vairākiem joniem.
Piemēram, nātrijam ir atomu skaitlis 11, tas nozīmē, ka iekšējam apvalkam ir divi elektroni; nākamajam apvalkam ir astoņi, un ārējam valences apvalkam ir viens. Nātrijam varētu būt pilnīgs visattālākais apvalks, ja tas ziedotu savu papildu elektronu. Savukārt hlora atomu skaitlis ir 17. Tas nozīmē, ka tā iekšējā apvalkā ir divi elektroni, nākamajā apvalkā astoņi, nākamajā apakškorpusā divi un pieci ārējā apakšējā apvalkā, kur ir vieta sešiem. Hlors var pabeigt tā visattālāko apvalku, pieņemot papildu elektronu.
Faktiski nātrijs un hlors reaģē ar spilgti dzeltenu liesmu, veidojot jaunu savienojumu - nātrija hlorīdu vai galda sāli. Šajā ķīmiskajā reakcijā katrs nātrija atoms hlora atomam piešķir savu atsevišķo ārējo elektronu. Nātrija atoms kļūst par pozitīvi lādētu jonu, un hlora atoms - par negatīvu. Abi atšķirīgi uzlādētie joni piesaista stabilu nātrija hlorīda molekulu ar jonu saiti.
Kovalentās obligācijas
Daudzu atomu valences apvalkā ir vairāk nekā viens vai divi elektroni, taču, atsakoties no trim vai četriem elektroniem, atlikušais atoms varētu būt nestabils. Tā vietā šādi atomi noslēdz dalīšanās vienošanos ar citiem atomiem, lai izveidotu kovalento saiti.
Piemēram, ogleklim ir atomu skaitlis seši, kas nozīmē, ka tā iekšējā apvalkā ir divi elektroni, bet otrajā apvalkā - četri un ar vietu astoņiem. Teorētiski oglekļa atoms varētu atteikties no četriem attālākajiem elektroniem vai saņemt četrus elektronus, lai pabeigtu tā visattālāko apvalku un izveidotu jonu saiti. Praksē oglekļa atoms veido kovalentu saiti ar citiem atomiem, kas var dalīties ar elektroniem, piemēram, ūdeņraža atomu.
Metānā viens oglekļa atoms dala četrus elektronus ar četriem ūdeņraža atomiem, no kuriem katram ir viens kopīgs elektrons. Dalīšanās nozīmē, ka astoņi elektroni ir sadalīti pa oglekļa un ūdeņraža atomiem tā, ka dažādi apvalki ir pilni dažādos laikos. Metāns ir stabilas kovalentās saites piemērs.
Atkarībā no iesaistītajiem atomiem ķīmiskās reakcijas var izraisīt daudzas saišu kombinācijas, jo elektroni tiek pārnesti un kopīgi izmantoti dažādos stabilos izkārtojumos. Divas no vissvarīgākajām ķīmiskās reakcijas pazīmēm ir mainītās elektronu konfigurācijas un reakcijas produktu stabilitāte.