Hva skjer med atomer under en kjemisk reaksjon?

Kjemiske reaksjoner finner sted når atomene til to eller flere stoffer bytter eller deler elektroner. Reaksjonen produserer atomer og molekyler med elektronene ordnet annerledes. Den endrede konfigurasjonen av atomene innebærer en endring i energi, noe som betyr at den kjemiske reaksjonen enten avgir eller absorberer lys, varme eller elektrisitet. For å skille atomene i sin opprinnelige tilstand, må energi fjernes eller tilføres.

Kjemiske reaksjoner styrer mange av dagligdagsprosessene og kan være svært kompliserte, med både atomer og molekyler som går inn i en reaksjon og produserer helt forskjellige kombinasjoner av atomer og molekyler som produkter av reaksjon. De forskjellige reaksjonstypene og måten elektroner byttes ut eller deles på, kan produsere forskjellige produkter som plast, medisiner og vaskemidler.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Under en kjemisk reaksjon vinner, mister eller deler atomene til de opprinnelige stoffene elektronene sine med stoffene de reagerer med. Reaksjonen skaper nye stoffer som består av en ny kombinasjon av atomer og en annen konfigurasjon av elektroner.

Atomer består av en kjerne og omkringliggende elektroner. Elektronene ordner seg i skjell rundt kjernen, og hvert skall har plass til et fast antall elektroner. For eksempel har det innerste skallet av et atom plass til to elektroner. Neste skall har plass til åtte. Det tredje skallet har tre subshells som har plass til to, seks og 10 elektroner. Bare elektronene i det ytterste skallet, eller valensskallet, deltar i kjemiske reaksjoner.

Et atom starter alltid med et fast antall elektroner, gitt av atomnummeret. Elektronene til atomnummeret fyller elektronskallene fra innsiden og ut, og etterlater de gjenværende elektronene i det ytre skallet. Elektronene i det ytre valensskallet bestemmer hvordan et atom oppfører seg, enten det tar, gir eller delingselektroner for å delta i kjemiske reaksjoner og for å danne to typer kjemiske bindinger: ionisk og kovalent.

Atomer er mest stabile når deres valenselektronskall er fulle. Avhengig av atomets atomnummer, kan det bety at du har to, åtte eller flere elektroner i det ytre skallet. En måte å fullføre skjell på er at atomer som har en eller to elektroner i valensskallet, donerer dem til atomer som mangler en eller to i deres ytterste skall. Slike kjemiske reaksjoner involverer utveksling av elektroner mellom to eller flere atomer med det resulterende stoffet som består av to eller flere ioner.

For eksempel har natrium et atomnummer på 11, noe som betyr at det innerste skallet har to elektroner; det neste skallet har åtte, og det ytterste valensskallet har ett. Sodium kan ha et komplett ytterste skall hvis det donerte sitt ekstra elektron. Klor har derimot et atomnummer på 17. Dette betyr at den har to elektroner i det indre skallet, åtte i neste skall, to i neste subshell og fem i det ytterste subshell der det er plass til seks. Klor kan fullføre sitt ytterste skall ved å akseptere et ekstra elektron.

Faktisk reagerer natrium og klor med en lysegul flamme for å danne en ny forbindelse, natriumklorid eller bordsalt. I den kjemiske reaksjonen gir hvert natriumatom sitt eneste ytre elektron til et kloratom. Natriumatomet blir et positivt ladet ion, og kloratomet blir negativt ladet. De to forskjellige ladede ionene tiltrekker seg for å danne det stabile natriumkloridmolekylet med en ionisk binding.

Mange atomer har mer enn en eller to elektroner i valensskallet, men å gi opp tre eller fire elektroner kan gjøre det gjenværende atomet ustabilt. I stedet inngår slike atomer en delingsordning med andre atomer for å danne en kovalent binding.

For eksempel har karbon atomnummer seks, noe som betyr at det har to elektroner i det indre skallet og fire i det andre skallet med plass til åtte. I teorien kan et karbonatom gi opp sine fire ytterste elektroner eller motta fire elektroner for å fullføre det ytterste skallet og danne en ionebinding. I praksis danner et karbonatom en kovalent binding med andre atomer som kan dele elektroner, slik som hydrogenatomet.

I metan deler et enkelt karbonatom sine fire elektroner med fire hydrogenatomer, hver med et enkelt delt elektron. Deling betyr at åtte elektroner fordeles over karbon- og hydrogenatomene slik at forskjellige skall er fulle til forskjellige tider. Metan er et eksempel på en stabil kovalent binding.

Avhengig av atomene som er involvert, kan kjemiske reaksjoner resultere i mange kombinasjoner av bindinger når elektroner overføres og deles i forskjellige stabile arrangementer. To av de viktigste egenskapene til en kjemisk reaksjon er endrede elektronkonfigurasjoner og stabiliteten til reaksjonens produkter.