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Chemische Reaktionen verwandeln Substanzen in neue Materialien mit anderen chemischen Zusammensetzungen als die ursprünglichen Verbindungen oder Elemente. Bei dem Reaktionstyp, der als Einzelersatz oder Einzelverdrängung bekannt ist, ersetzt ein Element ein anderes Element in einer Verbindung. Das Element, das ein anderes Element in einer Verbindung ersetzt, ist im Allgemeinen reaktiver als das Element, das es ersetzt. Bei diesen Reaktionen reagiert immer ein Element mit einer Verbindung, und Sie erhalten ein Element und eine Verbindung als Produkte.
Metalle in wässriger Lösung
Wenn Sie einen Kupferdraht in die wässrige Silbernitratlösung einlegen, erhalten Sie Silbermetallkristalle und Kupfernitratlösung. Bei dieser Reaktion ersetzt das Kupferelement das Silber in der Nitratverbindung. Wenn Sie Zink in eine wässrige Kupfernitratlösung geben, ersetzt Zink das Kupfer in einer einzigen Ersatzreaktion. Die Produkte dieser chemischen Reaktion sind Kupfer und Zinknitrat.
Metalle in Säure
Einige Metalle und Säuren lösen einzelne Austauschreaktionen aus. Wenn Zink in Salzsäure getaucht wird, verdrängt es den Wasserstoff in der Salzsäure und bildet Zinkchlorid, wobei Wasserstoffatome als anderes Reaktionsprodukt zurückbleiben. Metalle im Allgemeinen werden Wasserstoff aus einer Säure verdrängen, so das HyperPhysics Department der Georgia State University. Andere Beispiele umfassen die Reaktion zwischen Magnesium und Salzsäure, die Magnesiumchlorid und Wasserstoff bildet, und Kalium und Schwefelsäure, die Kaliumsulfat und Wasserstoffgas bildet.
Thermit-Reaktion
Die Thermitreaktion zwischen Eisenoxid und Aluminium ist eine einzige exotherme Austauschreaktion, die Wärme abgibt. Die extreme Hitze, die durch diese Reaktion freigesetzt wird, reicht aus, um das Eisenprodukt zu schmelzen. Bei der Reaktion ersetzt Aluminium Eisen, sodass die Produkte Eisen und Aluminiumoxid sind. Diese Reaktion ist auch eine Oxidations-Reduktions-Reaktion oder Redoxreaktion, bei der Aluminium zu Aluminiumoxid oxidiert wird, während das Eisenoxid zu Eisenmolekülen reduziert wird.
Nichtmetallische Reaktionen
Während bei vielen Einzelersatzreaktionen Metalle gegeneinander ausgetauscht werden, kann es zwischen Nichtmetallen zu Ersetzungen kommen. Beispielsweise verdrängt das Halogenchlorid das Brom in einer Natriumbromidverbindung, da Halogen reaktiver als Brom ist. Die resultierenden Produkte sind Natriumchlorid und Brom. In ähnlicher Weise ersetzt Brom Iod bei einer Reaktion zwischen Brom und Kaliumiodid oder Calciumiodid. Diese Reaktionen treten auf, weil Brom reaktiver ist als Jod.