Elektróny obiehajúce okolo jadra atómu sú zodpovedné za schopnosť tohto atómu zúčastňovať sa na chemických reakciách. Všetky druhy chemických látok môžu navzájom reagovať, od jednotlivých atómov alebo iónov až po zložité zlúčeniny. Chemické reakcie môžu prebiehať rôznymi mechanizmami a jednotlivé substitučné reakcie sú jednou skupinou reakčných typov.
Chemické reakcie
Chemické reakcie sú základom všetkých životných procesov a tiež zmien v neživých aspektoch rôznych prostredí po celej planéte. V chemickej reakcii chemické látky, či už atómy, molekuly alebo komplikované zlúčeniny, navzájom interagujú a prechádzajú zmenami na rôzne chemické látky. Niektoré reakcie sa môžu vyskytnúť spontánne, bez prísunu energie, zatiaľ čo iné si vyžadujú prekonanie energetickej bariéry skôr, ako bude reakcia možná.
Typy reakcií
Existuje mnoho spôsobov, ako môžu chemické látky skutočne vzájomne interagovať počas chemickej reakcie. Pri syntéznych reakciách reagujú dve alebo viac chemických látok na novú chemickú zlúčeninu. Na druhej strane, pri rozklade sa zložitejšia zlúčenina skutočne rozpadne na dve alebo viac jednoduchších látok. Reakcie jednoduchej a dvojitej výmeny zahŕňajú výmenu chemických druhov medzi reagujúcimi látkami tak, aby sa pôvodné reagujúce zlúčeniny stali novými produktovými zlúčeninami.
Jedna výmena
Jednotlivé substitučné reakcie sú jednoduché reakcie formy A + BC, ktoré poskytujú AC + B. Zlúčenina BC reaguje s prvkom A a dôjde k prepnutiu, pričom prvok A v zlúčenine nahradí prvok B. Výsledkom týchto reakcií je tvorba novej zlúčeniny AC a uvoľnenie prvku B. Jedna náhradná reakcia prebehne iba vtedy, keď je prvok vytesňovaný zo zlúčeniny menej reaktívny ako prvok, ktorý vytláča.
Anióny a katióny
Anióny sú atómy alebo molekuly, ktoré majú čistý negatívny náboj, čo znamená, že atóm alebo molekula má získal jeden alebo viac nabitých elektrónov z iného atómu alebo molekuly, a preto nesie nadbytok záporných poplatok. Na druhej strane katióny nesú pozitívny náboj, pretože stratili jeden alebo viac elektrónov a pozitívny náboj protónov v jadre nie je vyvážený. Katiónové a aniónové látky môžu byť navzájom priťahované a tvoriť novú molekulu prostredníctvom iónovej väzby.
Aniónová a katiónová jednoduchá výmena
Pri aniónovej výmene anión reaguje s inou iónovou molekulou. Iónová molekula sa skladá z aniónu a katiónu a stráca anión, ktorý v priebehu reakcie nahrádza novým reagujúcim aniónom. Pri katiónovej substitúcii katión reaguje s iónovou molekulou zloženou z aniónu a katiónu a opäť dôjde k zmene. Nový katión nahradí starý katión. V obidvoch prípadoch je výsledkom nová iónová molekula a uvoľnenie nahradeného druhu.