Co dzieje się z atomami podczas reakcji chemicznej?

Reakcje chemiczne zachodzą, gdy atomy dwóch lub więcej substancji wymieniają lub dzielą elektrony. W wyniku reakcji powstają atomy i molekuły o odmiennie ułożonych elektronach. Zmieniona konfiguracja atomów wiąże się ze zmianą energii, co oznacza, że ​​reakcja chemiczna emituje lub pochłania światło, ciepło lub elektryczność. Z kolei, aby oddzielić atomy do ich pierwotnego stanu, energia musi zostać usunięta lub dostarczona.

Reakcje chemiczne rządzą wieloma procesami codziennego życia i mogą być niezwykle skomplikowane, zarówno z atomami, jak i cząsteczki wchodzące w reakcję i wytwarzające zupełnie różne kombinacje atomów i cząsteczek jako produkty reakcja. Różne rodzaje reakcji i sposób wymiany lub dzielenia się elektronami mogą prowadzić do powstania tak różnych produktów, jak tworzywa sztuczne, leki i detergenty.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Podczas reakcji chemicznej atomy pierwotnych substancji zyskują, tracą lub dzielą swoje elektrony z elektronami substancji, z którymi reagują. W wyniku reakcji powstają nowe substancje złożone z nowej kombinacji atomów i innej konfiguracji elektronów.

Atomy składają się z jądra i otaczających go elektronów. Elektrony układają się w powłokach wokół jądra, a każda powłoka ma miejsce na określoną liczbę elektronów. Na przykład najbardziej wewnętrzna powłoka atomu ma miejsce na dwa elektrony. W następnej muszli jest miejsce na osiem. Trzecia powłoka ma trzy podpowłoki, które mają miejsce na dwa, sześć i 10 elektronów. Tylko elektrony w zewnętrznej powłoce, czyli powłoce walencyjnej, biorą udział w reakcjach chemicznych.

Atom zawsze zaczyna się od ustalonej liczby elektronów, określonej przez liczbę atomową. Elektrony liczby atomowej wypełniają powłoki elektronowe od wewnątrz na zewnątrz, pozostawiając pozostałe elektrony w zewnętrznej powłoce. Elektrony w zewnętrznej powłoce walencyjnej określają zachowanie atomu, biorąc, dając lub współdzielenie elektronów do udziału w reakcjach chemicznych i tworzenia dwóch rodzajów wiązań chemicznych: jonowego i kowalencyjny.

Atomy są najbardziej stabilne, gdy ich powłoki elektronów walencyjnych są pełne. W zależności od liczby atomowej atomu może to oznaczać posiadanie dwóch, ośmiu lub więcej elektronów w zewnętrznej powłoce. Jednym ze sposobów uzupełnienia powłok jest przekazanie atomom, które mają jeden lub dwa elektrony w swojej powłoce walencyjnej, atomom, którym brakuje jednego lub dwóch elektronów w ich najbardziej zewnętrznej powłoce. Takie reakcje chemiczne obejmują wymianę elektronów między dwoma lub więcej atomami z powstałą substancją złożoną z dwóch lub więcej jonów.

Na przykład sód ma liczbę atomową 11, co oznacza, że ​​najbardziej wewnętrzna powłoka ma dwa elektrony; następna powłoka ma osiem, a najbardziej zewnętrzna powłoka walencyjna ma jedną. Sód mógłby mieć całkowicie zewnętrzną powłokę, gdyby oddawał swój dodatkowy elektron. Natomiast chlor ma liczbę atomową 17. Oznacza to, że ma dwa elektrony w powłoce wewnętrznej, osiem w następnej powłoce, dwa w następnej podpowłoce i pięć w najbardziej zewnętrznej podpowłoce, gdzie jest miejsce na sześć. Chlor może uzupełnić swoją zewnętrzną powłokę, przyjmując dodatkowy elektron.

W rzeczywistości sód i chlor reagują z jasnożółtym płomieniem, tworząc nowy związek, chlorek sodu lub sól kuchenną. W tej reakcji chemicznej każdy atom sodu oddaje swój pojedynczy zewnętrzny elektron atomowi chloru. Atom sodu staje się jonem naładowanym dodatnio, a atom chloru zostaje naładowany ujemnie. Dwa różnie naładowane jony przyciągają się, tworząc stabilną cząsteczkę chlorku sodu z wiązaniem jonowym.

Wiele atomów ma więcej niż jeden lub dwa elektrony w swojej powłoce walencyjnej, ale oddanie trzech lub czterech elektronów może sprawić, że pozostały atom będzie niestabilny. Zamiast tego takie atomy wchodzą w układ współdzielenia z innymi atomami, tworząc wiązanie kowalencyjne.

Na przykład węgiel ma liczbę atomową sześć, co oznacza, że ​​ma dwa elektrony w wewnętrznej powłoce i cztery w drugiej powłoce z miejscem na osiem. Teoretycznie atom węgla może oddać cztery najbardziej zewnętrzne elektrony lub otrzymać cztery elektrony, aby uzupełnić swoją najbardziej zewnętrzną powłokę i utworzyć wiązanie jonowe. W praktyce atom węgla tworzy wiązanie kowalencyjne z innymi atomami, które mogą dzielić elektrony, takimi jak atom wodoru.

W metanie pojedynczy atom węgla dzieli swoje cztery elektrony z czterema atomami wodoru, z których każdy ma jeden wspólny elektron. Dzielenie się oznacza, że ​​osiem elektronów jest rozmieszczonych na atomach węgla i wodoru, tak że różne powłoki są pełne w różnym czasie. Metan jest przykładem stabilnego wiązania kowalencyjnego.

W zależności od zaangażowanych atomów reakcje chemiczne mogą skutkować wieloma kombinacjami wiązań, ponieważ elektrony są przenoszone i dzielone w różnych stabilnych układach. Dwie z najważniejszych cech reakcji chemicznej to zmienione konfiguracje elektronowe oraz stabilność produktów reakcji.