Chemische Reaktionen finden überall auf vielfältige Weise statt. Einer der prägenderen Typen ist die Synthesereaktion, bei der zwei oder viele weitere Elemente zusammengebracht werden, um alle zusammen eine andere Verbindung zu bilden. Die einfachen Stoffe nennt man Reaktanten, die neue, komplexere Verbindung heißt Produkt. Wasser ist vielleicht das einfachste Beispiel für ein besseres Verständnis der Synthesereaktion: H2O ist das Produkt von zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Richtig notiert lautet die Wassergleichung H2 + O —> H2O.
Die Synthesereaktion zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine der am einfachsten zu visualisierenden Reaktionen mit der am einfachsten auszugleichenden Gleichung ist. Das gleiche gilt für die Zersetzungsreaktion, die in umgekehrter Richtung zeigt, was mit komplexen Verbindungen passiert, wenn sie in einfachere Elemente zerfallen. Zwei Wassermoleküle verdampfen, um dem obigen Beispiel zu folgen, zu den Produkten eines Sauerstoffatoms und eines Wasserstoffatoms oder 2H2O —> 2H2 + O2.
Heizen oder Kühlen ist ein Element vieler Synthesereaktionen, wie dies bei vielen Zersetzungsreaktionen der Fall ist. Die Zugabe zum Erhitzen oder Abkühlen von Produkten in einer Synthesereaktion wird in einer Gleichung durch das dreieckige Delta-Symbol über dem Ausbeute- oder Pfeilzeichen dargestellt. Wenn sowohl eine Synthese- als auch eine Zersetzungsreaktion in einer einzigen Gleichung dargestellt werden können, die in beide Richtungen funktioniert, wird dies oft mit einem in beide Richtungen gerichteten Ausbeutepfeil wie diesem „.“ dargestellt.
Chemieingenieure, Chemiker, Biologen und Umweltwissenschaftler sind nur einige der Fachleute, die sich mit verschiedenen Verbindungen der Synthesereaktion vertraut machen müssen. Diese Arten von Ehen finden in allen Bereichen der natürlichen Welt statt. Wenn beispielsweise Metalle und Sauerstoff zu verschiedenen Metalloxiden zusammenkommen oder wenn Natrium und Chlor zu Natriumchlorid verschmelzen – dem Kochsalz in Ihrer Nahrung. Die Gleichung: 2Na + Cl2 —> 2NaCl.
Nicht alle Verbindungsgleichungen, die zwei oder mehr Reaktanten zeigen, die ein Verbindungsprodukt ergeben, sind eine Synthesereaktion. Eine Verdrängungsreaktion tritt beispielsweise auf, wenn eine Verbindung durch ein Element verändert wird, um eine neue Verbindung zu bilden. Der Schlüssel ist zu suchen, ob alle Reaktanten in der ersten Hälfte der Gleichung tatsächlich einfache Substanzen sind und nicht bereits als Verbindung betrachtet werden – wie zum Beispiel Wasser. Eine noch kompliziertere Verbindungsanordnung ist die Austauschreaktion, bei der zwei oder mehr Verbindungen Elemente austauschen, um zwei oder mehr völlig unterschiedliche Verbindungen zu bilden.