Kemialliset reaktiot

Aloitetaan kemiallisen reaktion käsitteestä. Reaktioita tapahtuu, kun kaksi tai useampi molekyyli on vuorovaikutuksessa ja molekyylit muuttuvat. Atomien välisiä sidoksia katkeaa ja syntyy uusia molekyylejä. Siinä kaikki. Mitä molekyylejä ne ovat? Miten ne ovat vuorovaikutuksessa? Mitä tapahtuu? Mahdollisuudet ovat rajattomat.
Kun yrität ymmärtää kemiallisia reaktioita, kuvittele, että työskentelet atomien kanssa. Kuvittele, että rakennuspalikat ovat suoraan edessäsi pöydällä. Joskus käytämme kemialeluja auttaaksemme meitä visualisoimaan atomien liikettä. Kytkemme ja irrotamme pieniä liittimiä, jotka edustavat kemiallisia sidoksia. Kemiallisista reaktioista on hyvä tietää muutamia keskeisiä asioita:
1. Kemiallisen muutoksen on tapahduttava. Aloitetaan yhdestä molekyylistä ja muutetaan se toiseksi. Kemiallisia sidoksia syntyy tai katkeaa, jotta syntyy uusi molekyyli. Yksi esimerkki kemiallisesta reaktiosta on teräksisen roskakorin ruostuminen. Ruostuminen tapahtuu, koska metallin sisältämä rauta (Fe) yhdistyy ilmakehän hapen (O2) kanssa. Kemiallisia sidoksia syntyy ja tuhoutuu, ja lopulta syntyy rautaoksidia (Fe2O3).
Kun jääkaappi tai ilmastointilaite jäähdyttää ilmaa, ilmamolekyyleissä ei tapahdu reaktiota. Lämpötilan muutos on fysikaalinen muutos. Kun sulatat jääkuution, se on fysikaalinen muutos. Kun laitat valkaisuainetta pesukoneeseen puhdistaaksesi vaatteesi, kemiallinen muutos hajottaa tahramolekyylit.
2. Reaktiossa voi olla mukana yhden alkuaineen atomeja, ioneja, yhdisteitä tai molekyylejä. Sinun on muistettava, että kemiallinen reaktio voi tapahtua minkä tahansa kanssa, kunhan tapahtuu kemiallinen muutos. Jos laitat huoneeseen puhdasta vetykaasua (H2) ja puhdasta happikaasua, ne saattavat osallistua reaktioon muodostaen vettä (H2O). Se tapahtuu kuitenkin hyvin hyvin pieninä määrinä. Jos lisättäisiin kipinä, nämä kaasut osallistuisivat voimakkaaseen kemialliseen reaktioon, joka johtaisi valtavaan räjähdykseen (eksoterminen). Toinen kemiallinen reaktio voisi sisältää hopeaioneja (Ag+). Jos sekoitat hopeaioneja sisältävää liuosta liuokseen, jossa on kloridi-ioneja (Cl-), muodostuu hopeakloridisaostuma (AgCl), joka putoaa liuoksesta.
3. Yksittäiset reaktiot tapahtuvat usein osana suurempaa reaktiosarjaa. Kun kasvi valmistaa sokereita, saattaa tapahtua jopa kymmeniä kemiallisia reaktioita, jotta Calvinin syklin läpi päästään ja lopulta syntyy (syntetisoituu) glukoosimolekyylejä (C6H12O6). Aikaisemmin käyttämässämme ruoste-esimerkissä näytettiin vain kemiallisen reaktion alkuperäiset reaktantit ja lopputuotteet. Siinä oli useita välireaktioita, joissa syntyi ja tuhoutui kemiallisia sidoksia. Hopeakloridiesimerkissä keskityttiin vain ioneihin. Todellisuudessa kaksi liuosta syntyi, kun kaksi suolaa dissosioitui (jakautui ioneiksi) vedessä.