Химические реакции происходят, когда атомы двух или более веществ обмениваются электронами или делят между собой электроны. В результате реакции образуются атомы и молекулы с различным расположением электронов. Измененная конфигурация атомов включает изменение энергии, то есть химическая реакция либо испускает, либо поглощает свет, тепло или электричество. В свою очередь, чтобы привести атомы в их исходное состояние, необходимо удалить или предоставить энергию.
Химические реакции управляют многими процессами повседневной жизни и могут быть чрезвычайно сложными, как с атомами, так и с атомами. молекулы вступают в реакцию и производят совершенно разные комбинации атомов и молекул как продукты реакция. Различные типы реакций и способы обмена или распределения электронов могут приводить к образованию таких разных продуктов, как пластмассы, лекарства и моющие средства.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Во время химической реакции атомы исходных веществ приобретают, теряют или делятся своими электронами с электронами веществ, с которыми они реагируют. В результате реакции создаются новые вещества, состоящие из новой комбинации атомов и другой конфигурации электронов.
Атомы в химической реакции
Атомы состоят из ядра и окружающих электронов. Электроны образуют оболочки вокруг ядра, и в каждой оболочке есть место для фиксированного числа электронов. Например, в самой внутренней оболочке атома есть место для двух электронов. Следующий снаряд вмещает восемь человек. Третья оболочка имеет три подоболочки, в которых есть место для двух, шести и 10 электронов. Только электроны внешней оболочки или валентной оболочки принимают участие в химических реакциях.
Атом всегда начинается с фиксированного числа электронов, заданного атомным номером. Электроны с атомным номером заполняют электронные оболочки изнутри, а остальные электроны остаются во внешней оболочке. Электроны во внешней валентной оболочке определяют, как ведет себя атом: брать, отдавать или обмен электронами для участия в химических реакциях и образования двух типов химических связей: ионных и ковалентный.
Ионные связи
Атомы наиболее стабильны, когда их валентные электронные оболочки заполнены. В зависимости от атомного номера атома это может означать наличие двух, восьми или более электронов во внешней оболочке. Один из способов создания оболочек состоит в том, чтобы атомы, которые имеют один или два электрона в своей валентной оболочке, жертвовали их атомам, у которых отсутствует один или два электрона в их внешней оболочке. Такие химические реакции включают обмен электронами между двумя или более атомами, в результате чего получается вещество, состоящее из двух или более ионов.
Например, у натрия есть атомный номер 11, что означает, что самая внутренняя оболочка имеет два электрона; следующая оболочка их восемь, а внешняя валентная оболочка - одна. У натрия могла бы быть полноценная внешняя оболочка, если бы он пожертвовал свой дополнительный электрон. С другой стороны, хлор имеет атомный номер 17. Это означает, что он имеет два электрона во внутренней оболочке, восемь в следующей оболочке, два в следующей подоболочке и пять во внешней подоболочке, где есть место для шести. Хлор может завершить свою внешнюю оболочку, приняв дополнительный электрон.
Фактически, натрий и хлор реагируют с ярко-желтым пламенем с образованием нового соединения, хлорида натрия или поваренной соли. В этой химической реакции каждый атом натрия отдает свой единственный внешний электрон атому хлора. Атом натрия становится положительно заряженным ионом, а атом хлора - отрицательно заряженным. Два разных заряженных иона притягиваются, образуя стабильную молекулу хлорида натрия с ионной связью.
Ковалентные связи
Многие атомы имеют более одного или двух электронов в валентной оболочке, но отказ от трех или четырех электронов может сделать оставшийся атом нестабильным. Вместо этого такие атомы входят в общую структуру с другими атомами, образуя ковалентную связь.
Например, углерод имеет атомный номер шесть, что означает, что он имеет два электрона во внутренней оболочке и четыре электрона во второй оболочке с местом для восьми. Теоретически атом углерода может отдать свои четыре внешних электрона или получить четыре электрона, чтобы завершить свою внешнюю оболочку и образовать ионную связь. На практике атом углерода образует ковалентную связь с другими атомами, которые могут иметь общие электроны, например с атомом водорода.
В метане один атом углерода делит свои четыре электрона с четырьмя атомами водорода, каждый с одним общим электроном. Совместное использование означает, что восемь электронов распределены по атомам углерода и водорода, так что разные оболочки заполняются в разное время. Метан является примером стабильной ковалентной связи.
В зависимости от задействованных атомов химические реакции могут привести к множеству комбинаций связей, поскольку электроны передаются и совместно используются в различных стабильных структурах. Двумя наиболее важными характеристиками химической реакции являются измененные электронные конфигурации и стабильность продуктов реакции.