Химические реакции превращают вещества в новые материалы с химическим составом, отличным от исходных соединений или элементов. В типе реакции, известной как однократное замещение или однократное замещение, один элемент заменяет другой элемент в соединении. Элемент, который заменяет другой в соединении, обычно более реактивен, чем элемент, который он замещает. В этих реакциях один элемент всегда реагирует с соединением, и вы получаете элемент и соединение в качестве продуктов.
Металлы в водном растворе
Если вы поместите медную проволоку в водный раствор нитрата серебра, вы получите кристаллы металлического серебра и раствор нитрата меди. В этой реакции медный элемент заменяет серебро в нитратном соединении. Точно так же, если вы поместите цинк в водный раствор нитрата меди, цинк заменит медь за одну реакцию замещения. Продуктами этой химической реакции являются нитрат меди и цинка.
Металлы в кислоте
Некоторые металлы и кислоты вступают в реакции однократного замещения. Цинк, погруженный в соляную кислоту, вытесняет водород в соляной кислоте и образует хлорид цинка, оставляя атомы водорода в качестве другого продукта реакции. По данным факультета гиперфизики Государственного университета Джорджии, в целом металлы вытесняют водород из кислоты. Другие примеры включают реакцию между магнием и соляной кислотой, которая образует магний. хлорид и водород, а также калий и серная кислота, которая образует сульфат калия и водород газ.
Термитная реакция
Термитная реакция между оксидом железа и алюминием представляет собой единственную реакцию замещения, которая является экзотермической, то есть выделяет тепло. Сильного тепла, выделяемого в результате этой реакции, достаточно, чтобы расплавить железо. В реакции алюминий заменяет железо, поэтому продукты - железо и оксид алюминия. Эта реакция также является реакцией окисления-восстановления или окислительно-восстановительной реакцией, в которой алюминий окисляется с образованием оксида алюминия, так как оксид железа восстанавливается до молекул железа.
Неметаллические реакции
Хотя во многих одиночных реакциях замещения металлы заменяют друг друга, замещения могут происходить между неметаллами. Например, галогеновый хлор будет замещать бром в соединении бромида натрия, потому что галоген более реакционноспособен, чем бром. Получаемые продукты - хлорид натрия и бром. Точно так же бром заменяет йод в реакции между бромом и йодидом калия или йодидом кальция. Эти реакции происходят из-за того, что бром более активен, чем йод.