Хімічні реакції відбуваються, коли атоми двох або більше речовин обмінюються або діляться електронами. В результаті реакції утворюються атоми і молекули з електронами, розташованими по-різному. Змінена конфігурація атомів передбачає зміну енергії, тобто хімічна реакція віддає або поглинає світло, тепло або електрику. У свою чергу, щоб розділити атоми у вихідний стан, енергію потрібно видалити або забезпечити.
Хімічні реакції керують багатьма процесами повсякденного життя і можуть бути надзвичайно складними як з атомами, так і з ними молекули, що вступають у реакцію і виробляють абсолютно різні комбінації атомів і молекул як продукти реакція. Різні типи реакцій та спосіб обміну та розподілу електронів можуть виробляти такі різні продукти, як пластмаси, ліки та миючі засоби.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Під час хімічної реакції атоми вихідних речовин отримують, втрачають або діляться своїми електронами з тими речовинами, з якими вони реагують. Реакція створює нові речовини, що складаються з нової комбінації атомів та іншої конфігурації електронів.
Атоми в хімічній реакції
Атоми складаються з ядра та навколишніх електронів. Електрони розташовуються в оболонках навколо ядра, і в кожній оболонці є місце для встановленої кількості електронів. Наприклад, у внутрішній оболонці атома є місце для двох електронів. У наступній снаряді є місце для восьми. Третя оболонка має три під оболонки, в яких є місце для двох, шести та 10 електронів. У хімічних реакціях беруть участь лише електрони в самій зовнішній оболонці або валентній оболонці.
Атом завжди починається з фіксованої кількості електронів, заданої атомним номером. Електрони атомного числа заповнюють електронні оболонки зсередини назовні, залишаючи електрони в зовнішній оболонці. Електрони, що знаходяться у зовнішній валентній оболонці, визначають, як поводиться атом, приймаючи, віддаючи чи спільне використання електронів для участі в хімічних реакціях та утворення двох типів хімічних зв’язків: іонних та ковалентний.
Іонічні зв’язки
Атоми найбільш стабільні, коли їх валентні електронні оболонки заповнені. Залежно від атомного номера атома, це може означати наявність двох, восьми або більше електронів у зовнішній оболонці. Одним із способів укомплектувати оболонки є те, що атоми, у яких у валентній оболонці є один або два електрони, віддають їх атомам, у яких у зовнішній оболонці відсутній один або два. Такі хімічні реакції включають обмін електронами між двома або більше атомами з отриманою речовиною, складеною з двох або більше іонів.
Наприклад, натрій має атомний номер 11, тобто найглибша оболонка має два електрони; наступна оболонка має вісім, а найвіддаленіша валентна оболонка - одну. Натрій міг би мати повну зовнішню оболонку, якщо б віддав зайвий електрон. Хлор, навпаки, має атомний номер 17. Це означає, що у його внутрішній оболонці є два електрони, у наступній оболонці - вісім, у наступній підшелупці - два, а в самій зовнішній підшерупці - п’ять, де є місце для шести. Хлор може завершити свою зовнішню оболонку, прийнявши зайвий електрон.
Насправді натрій і хлор реагують з яскраво-жовтим полум’ям, утворюючи нову сполуку - хлорид натрію або кухонну сіль. У цій хімічній реакції кожен атом натрію віддає свій зовнішній електрон атому хлору. Атом натрію стає позитивно зарядженим іоном, а атом хлору - негативно. Два різно заряджені іони притягуються, утворюючи стабільну молекулу хлориду натрію з іонним зв’язком.
Ковалентні зв’язки
Багато атомів мають у своїй валентній оболонці більше одного-двох електронів, але відмова від трьох-чотирьох електронів може зробити атом, що залишився, нестійким. Натомість такі атоми вступають у схему спільного використання з іншими атомами, утворюючи ковалентний зв’язок.
Наприклад, вуглець має атомний номер шість, що означає, що у його внутрішній оболонці є два електрони, а у другій оболонці - чотири, де є вісім місць. Теоретично атом вуглецю може відмовитись від своїх чотирьох зовнішніх електронів або отримати чотири електрони, щоб завершити свою найвіддаленішу оболонку і утворити іонний зв’язок. На практиці атом вуглецю утворює ковалентний зв’язок з іншими атомами, які можуть розділяти електрони, наприклад, атом водню.
В метані один атом вуглецю ділиться своїми чотирма електронами з чотирма атомами водню, кожен з одним спільним електроном. Спільне використання означає, що вісім електронів розподіляються по атомах вуглецю та водню так, що різні оболонки заповнюються в різний час. Метан є прикладом стабільного ковалентного зв’язку.
Залежно від задіяних атомів, хімічні реакції можуть призводити до багатьох комбінацій зв’язків, коли електрони переносяться і діляться в різних стабільних механізмах. Дві найважливіші особливості хімічної реакції - це зміна електронної конфігурації та стабільність продуктів реакції.