Sebbene esistano diversi tipi di reazioni chimiche, ci sono quattro tipi principali in cui ogni tipo rientra: reazione di sintesi (nota anche come reazione di combinazione), reazione di decomposizione e reazione di sostituzione singola e doppia. La sintesi, che in questo caso significa unire, risulta in due o più sostanze di base che si legano insieme a livello molecolare per creare un unico composto. Al contrario, una reazione di decomposizione provoca una rottura dei singoli componenti per produrre sostanze separate, proprio come suggerisce il nome. Sia una reazione di sostituzione singola che doppia coinvolgono due reagenti che producono due nuovi prodotti. L’unica differenza tra queste reazioni è il modo in cui sostituiscono (o spostano) determinati componenti all’interno di un composto.
C’è un principio di base della fisica che afferma che né la materia né l’energia possono essere create o distrutte. Mentre questo assioma rimane costante, tuttavia, le varie sostanze che compongono la materia e l’energia che rappresentano possono essere alterate. In effetti, questa è la ricetta per una reazione chimica. Sapere questo porta a un altro concetto relativo alla fisica: tutte le reazioni chimiche avviano il cambiamento nella sostanza materiale generando uno scambio di energia. Il modo in cui l’energia viene scambiata definisce il tipo di reazione chimica che ha avuto luogo.
La differenza principale tra una reazione di sostituzione singola e doppia è che, in una singola reazione di sostituzione, un elemento libero viene scambiato con un altro per produrre un nuovo composto e un nuovo elemento. In una doppia reazione di sostituzione, i componenti di due composti vengono scambiati (o spostati) per formare due nuovi composti.
Alcuni ulteriori chiarimenti su come è definita ciascuna reazione dovrebbero essere considerati per evitare possibili confusioni. Primo, la maggior parte degli scienziati accetta l’idea che quasi ogni reazione di sostituzione implichi la ionizzazione. La base di questa convinzione deriva dal fatto che entrambi avvengono solitamente in una soluzione acquosa contenente costituenti primari che sono in forma ionica. Quindi sono spesso chiamate reazioni ioniche.
C’è un’altra scuola di pensiero, tuttavia, che entrambe le reazioni di sostituzione dovrebbero essere classificate come deionizzanti poiché si potrebbe sostenere che ciascuna porta a una coppia di ioni che si spostano durante la reazione chimica. Pertanto, ciascuno è talvolta indicato anche come reazione di spostamento.