Elektrony krążące wokół jądra atomu są odpowiedzialne za zdolność tego atomu do uczestniczenia w reakcjach chemicznych. Wszystkie rodzaje substancji chemicznych mogą ze sobą reagować, od pojedynczych atomów lub jonów po złożone związki. Reakcje chemiczne mogą zachodzić przez szereg różnych mechanizmów, a reakcje pojedynczego zastąpienia stanowią jedną grupę typów reakcji.
Reakcje chemiczne
Reakcje chemiczne są podstawą wszystkich procesów życiowych, a także zmian w nieożywionych aspektach różnych środowisk na całej planecie. W reakcji chemicznej indywidua chemiczne, czy to atomy, cząsteczki czy skomplikowane związki, oddziałują ze sobą i przechodzą przemianę w różne formy chemiczne. Niektóre reakcje mogą zachodzić spontanicznie, bez wkładu energii, podczas gdy inne reakcje wymagają pokonania bariery energetycznej, zanim reakcja będzie mogła przebiegać.
Typy reakcji
Istnieje wiele sposobów, w jakie związki chemiczne mogą wchodzić ze sobą w interakcje podczas reakcji chemicznej. W reakcjach syntezy dwie lub więcej substancji chemicznych reaguje, tworząc nowy związek chemiczny. Z drugiej strony, podczas rozkładu bardziej złożony związek rozpada się na dwie lub więcej prostszych substancji. Reakcje pojedynczej i podwójnej zamiany obejmują wymianę związków chemicznych pomiędzy reagującymi substancjami, tak że pierwotne reagujące związki stają się nowymi związkami produktu.
Pojedyncza wymiana
Reakcje pojedynczej zamiany są reakcjami prostymi postaci A + BC daje AC + B. Związek BC reaguje z pierwiastkiem A i następuje przełączenie, w którym pierwiastek A zastępuje pierwiastek B w związku. Reakcje te prowadzą do powstania nowego związku AC i uwolnienia pierwiastka B. Pojedyncza reakcja wymiany będzie miała miejsce tylko wtedy, gdy element wypierany ze związku jest mniej reaktywny niż element wykonujący wypieranie.
Aniony i kationy
Aniony to atomy lub cząsteczki, które mają ujemny ładunek netto, co oznacza, że atom lub cząsteczka ma nabył jeden lub więcej naładowanych elektronów z innego atomu lub cząsteczki, a więc teraz niesie nadmiar ujemny opłata. Z drugiej strony kationy mają ładunek dodatni, ponieważ utraciły jeden lub więcej elektronów, a dodatni ładunek protonów w jądrze nie jest równoważony. Gatunki kationowe i anionowe mogą być przyciągane do siebie i tworzyć nową cząsteczkę poprzez wiązanie jonowe.
Pojedyncza wymiana anionowa i kationowa
Podczas wymiany anionowej anion reaguje z inną cząsteczką jonową. Cząsteczka jonowa składa się z anionu i kationu i traci swój anion, zastępując go nowym reagującym anionem w miarę postępu reakcji. Podczas wymiany kationowej kation reaguje z cząsteczką jonową złożoną z anionu i kationu i ponownie następuje zamiana, w której nowy kation zastępuje stary kation. W obu przypadkach wynikiem jest nowa cząsteczka jonowa i uwolnienie zastępowanego gatunku.