As reações químicas ocorrem quando os átomos de duas ou mais substâncias trocam ou compartilham elétrons. A reação produz átomos e moléculas com os elétrons dispostos de maneira diferente. A configuração alterada dos átomos envolve uma mudança na energia, o que significa que a reação química emite ou absorve luz, calor ou eletricidade. Por sua vez, para separar os átomos em seu estado original, a energia deve ser removida ou fornecida.
As reações químicas governam muitos dos processos da vida diária e podem ser excessivamente complicadas, com átomos e moléculas entrando em uma reação e produzindo combinações completamente diferentes de átomos e moléculas como produtos do reação. Os diferentes tipos de reações e a forma como os elétrons são trocados ou compartilhados podem produzir produtos tão diversos como plásticos, medicamentos e detergentes.
TL; DR (muito longo; Não li)
Durante uma reação química, os átomos das substâncias originais ganham, perdem ou compartilham seus elétrons com os das substâncias com as quais estão reagindo. A reação cria novas substâncias compostas de uma nova combinação de átomos e uma configuração diferente de elétrons.
Átomos em uma reação química
Os átomos consistem em um núcleo e elétrons circundantes. Os elétrons se organizam em camadas ao redor do núcleo, e cada camada tem espaço para um número fixo de elétrons. Por exemplo, a camada mais interna de um átomo tem espaço para dois elétrons. O próximo projétil tem espaço para oito. A terceira camada tem três sub-camadas com espaço para dois, seis e 10 elétrons. Apenas os elétrons da camada mais externa, ou camada de valência, participam das reações químicas.
Um átomo sempre começa com um número fixo de elétrons, dado pelo número atômico. Os elétrons do número atômico preenchem as camadas eletrônicas de dentro para fora, deixando os elétrons restantes na camada externa. Os elétrons na camada de valência externa determinam como um átomo se comporta, seja recebendo, dando ou compartilhar elétrons para participar de reações químicas e para formar dois tipos de ligações químicas: iônicas e covalente.
Ligações ionicas
Os átomos são mais estáveis quando suas camadas de elétrons de valência estão cheias. Dependendo do número atômico do átomo, isso pode significar ter dois, oito ou mais elétrons na camada externa. Uma maneira de completar as camadas é os átomos que têm um ou dois elétrons em sua camada de valência doá-los aos átomos que estão faltando um ou dois em sua camada mais externa. Essas reações químicas envolvem a troca de elétrons entre dois ou mais átomos com a substância resultante composta de dois ou mais íons.
Por exemplo, o sódio tem um número atômico 11, o que significa que a camada mais interna tem dois elétrons; a próxima camada tem oito e a camada de valência mais externa tem um. O sódio poderia ter uma camada externa completa se doasse seu elétron extra. O cloro, por outro lado, tem um número atômico de 17. Isso significa que ele tem dois elétrons em sua camada interna, oito na próxima camada, dois na próxima subcamada e cinco na subcamada mais externa, onde há espaço para seis. O cloro pode completar sua camada mais externa aceitando um elétron extra.
Na verdade, o sódio e o cloro reagem com uma chama amarela brilhante para formar um novo composto, cloreto de sódio ou sal de cozinha. Nessa reação química, cada átomo de sódio dá seu único elétron externo a um átomo de cloro. O átomo de sódio torna-se um íon com carga positiva e o átomo de cloro com carga negativa. Os dois íons com cargas diferentes atraem-se para formar a molécula estável de cloreto de sódio com uma ligação iônica.
Ligações Covalentes
Muitos átomos têm mais de um ou dois elétrons em sua camada de valência, mas desistir de três ou quatro elétrons pode tornar o átomo restante instável. Em vez disso, esses átomos entram em um arranjo de compartilhamento com outros átomos para formar uma ligação covalente.
Por exemplo, o carbono tem número atômico seis, o que significa que tem dois elétrons em sua camada interna e quatro na segunda camada com espaço para oito. Em teoria, um átomo de carbono poderia desistir de seus quatro elétrons mais externos ou receber quatro elétrons para completar sua camada mais externa e formar uma ligação iônica. Na prática, um átomo de carbono forma uma ligação covalente com outros átomos que podem compartilhar elétrons, como o átomo de hidrogênio.
No metano, um único átomo de carbono compartilha seus quatro elétrons com quatro átomos de hidrogênio, cada um com um único elétron compartilhado. Compartilhar significa que oito elétrons são distribuídos sobre os átomos de carbono e hidrogênio, de forma que diferentes camadas ficam cheias em momentos diferentes. O metano é um exemplo de ligação covalente estável.
Dependendo dos átomos envolvidos, as reações químicas podem resultar em muitas combinações de ligações à medida que os elétrons são transferidos e compartilhados em vários arranjos estáveis. Duas das características mais importantes de uma reação química são as configurações alteradas dos elétrons e a estabilidade dos produtos da reação.