תוֹכֶן
האלקטרונים המסתובבים סביב גרעין האטום אחראים ליכולת האטומית הזו לקחת חלק בתגובות כימיות. כל מיני חומרים כימיים יכולים להגיב אחד עם השני, מאטומים בודדים או יונים לתרכובות מורכבות. תגובות כימיות יכולות להתבצע על ידי מספר מנגנונים שונים, ותגובות להחלפה יחידה הן קבוצה אחת מסוגי התגובה.
תגובה כימית
תגובות כימיות הן הבסיס לכל תהליכי החיים וגם לשינויים בהיבטים הלא חיים של סביבות שונות בכל רחבי כדור הארץ. בתגובה כימית, מינים כימיים, בין אם אטומים, מולקולות או תרכובות מסובכות, מתקשרים זה עם זה ועוברים שינוי למינים כימיים שונים. תגובות מסוימות יכולות להתרחש באופן ספונטני, ללא הזנת אנרגיה, בעוד שתגובות אחרות דורשות להתגבר על מחסום אנרגיה לפני שהתגובה יכולה להתקיים.
סוגי תגובה
ישנן דרכים רבות בהן מינים כימיים יכולים למעשה לתקשר זה עם זה במהלך תגובה כימית. בתגובות סינתזה שני חומרים כימיים או יותר מגיבים ליצירת תרכובת כימית חדשה. בפירוק לעומת זאת, תרכובת מורכבת יותר מתפרקת למעשה לשני חומרים או יותר פשוטים. תגובות החלפה יחידה וכפולה כוללות חילופי מינים כימיים בין החומרים המגיבים כך שהתרכובות המגיבות המקוריות יהפכו לתרכובות מוצר חדשות.
החלפה יחידה
תגובות להחלפה יחידה הן תגובות פשוטות מהצורה A + BC נותנת AC + B. התרכובת BC מגיבה עם אלמנט A ומתרחש מתג, כאשר אלמנט A תופס את מקומו של יסוד B במתחם. תגובות אלה גורמות להיווצרות של תרכובת חדשה, AC, ושחרורו של אלמנט B. תגובה תחליפית יחידה תתקיים רק כאשר האלמנט העקור מן התרכובת פחות מגיב מהיסוד שעושה את העקירה.
אניונים וקטיונים
אניונים הם אטומים או מולקולות שיש להם מטען שלילי נטו, מה שאומר שהאטום או המולקולה רכשה אלקטרונים טעונים אחד או יותר מאטום או מולקולה אחרת ולכן כעת יש עודף של מטען שלילי. לעומת זאת, הקטיונים נושאים מטען חיובי מכיוון שאיבדו אלקטרונים אחד או יותר והמטען החיובי של הפרוטונים בגרעין אינו מאוזן. מינים קטיוניים ואנוניים עשויים להימשך זה לזה ויוצרים מולקולה חדשה באמצעות קשר יוני.
החלפת יחיד אניונית וקטיונית
בתחליף אניוני מגיב אניון עם מולקולה יונית אחרת. המולקולה היונית מורכבת מאניון וקטיון ומאבדת את האניון שלו, ומחליפה אותו באניון המגיב החדש ככל שהתגובה מתקדמת. בתחליף קטיוני, קטיון מגיב עם מולקולה יונית המורכבת מאניון וקטיון ושוב מתרחש מתג, כאשר הקטיון החדש מחליף את הקטיון הישן. בשני המקרים, התוצאה היא מולקולה יונית חדשה ושחרור המין שהוחלף.