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Le reazioni chimiche trasformano le sostanze in nuovi materiali con composizioni chimiche diverse rispetto ai composti o agli elementi originali. Nel tipo di reazione noto come singola sostituzione o singolo spostamento, un elemento sostituisce un altro elemento in un composto. L'elemento che sostituisce un altro in un composto è generalmente più reattivo dell'elemento che sopporta. In queste reazioni, un elemento reagisce sempre con un composto e si finisce con un elemento e un composto come prodotti.
Metalli in soluzione acquosa
Se metti un filo di rame nella soluzione acquosa di nitrato d'argento, finirai con cristalli di metallo argento e soluzione di nitrato di rame. In questa reazione, l'elemento in rame sostituisce l'argento nel composto nitrato. Allo stesso modo, se si mette lo zinco in una soluzione acquosa di nitrato di rame, lo zinco sostituisce il rame in una singola reazione di sostituzione. I prodotti di questa reazione chimica sono rame e nitrato di zinco.
Metalli in acido
Alcuni metalli e acidi si impegneranno in singole reazioni di sostituzione. Lo zinco, se immerso nell'acido cloridrico, sposta l'idrogeno nell'acido cloridrico e forma cloruro di zinco, lasciando gli atomi di idrogeno come l'altro prodotto della reazione. I metalli in generale sostituiranno l'idrogeno da un acido, secondo il Dipartimento HyperPhysics della Georgia State University. Altri esempi includono la reazione tra magnesio e acido cloridrico, che forma cloruro di magnesio e idrogeno, e potassio e acido solforico, che formano solfato di potassio e idrogeno gassoso.
Reazione alla termite
La reazione della termite tra ossido di ferro e alluminio è una singola reazione di sostituzione che è esotermica, nel senso che emette calore. Il calore estremo rilasciato da questa reazione è sufficiente per fondere il prodotto di ferro. Nella reazione, l'alluminio sostituisce il ferro, quindi i prodotti sono ferro e ossido di alluminio. Questa reazione è anche una reazione di riduzione dell'ossidazione, o reazione redox, in cui l'alluminio viene ossidato per formare ossido di alluminio, poiché l'ossido di ferro viene ridotto a molecole di ferro.
Reazioni non metalliche
Mentre molte singole reazioni di sostituzione comportano la sostituzione reciproca dei metalli, possono verificarsi sostituzioni tra metalli diversi. Ad esempio, il cloro alogeno sostituirà il bromo in un composto di bromuro di sodio poiché l'alogeno è più reattivo del bromo. I prodotti risultanti sono cloruro di sodio e bromo. Allo stesso modo, il bromo sostituisce lo iodio in una reazione tra bromo e ioduro di potassio o ioduro di calcio. Queste reazioni si verificano perché il bromo è più reattivo dello iodio.