Subtitusipertukaran satu unsur atau senyawa, dari kombinasinya yang lebih kompleks dengan unsur atau senyawa lainnya.Metatesisdekomposisi ganda, atau pertukaran pasanganBeberapa prinsip reaksi kimia yang terjadi dalam reaksi akan dibahas lebih mendetailSintesisDua element yang berbeda akan lebih menyukai untuk saling berikatan, apabila ikatan yang terbentuk lebih kuat dibanding rata-rata ikatan unsur-unsur tersebut pada keadaan bebasnya.Karena hampir semua unsur memiliki keelektronegativan yang berbeda, ikatan yang terbentuk antara dua ikatan yang berbeda keelektronegativannya hampir selalu bersifat polar. Seperti yang sudah diketahui bahwa ikatan polar cenderung lebih kuat dibanding ikatan nonpolar. Ikatan antara dua unsur yang berbeda cenderung lebih kuat dibanding rata-rata ikatan pada unsur-unsur dalam keadaan bebasnya. Pembentukan panas dari kebanyakan senyawa biner cenderung bernilai negatif (eksotermic), terutama pada saat perbedaan keelektronegativitasnya semakin besar dan menghasilkan ikatan polar. Sebagai contohnya, reaksi pada klorin dengan fosfor merah. Atom-atom klorin yang lebih stabil pada bentuk molekul Cl2 membutuhkan sekitar 29 kcal/gram atom atomisasi. atom-atom fosfor yang berada pada molekul besar di mana setiap atom berikatan dengan tiga atom lain dengan ikatan kovalen tunggal dimana energi panas yang dibutuhkan untuk atomisasi adalah sekitar 80 kkal per gram atom. (P4)namun unsur-unsur P4 tersebut dapat putus membentuk molekul PCl3. Panas pembentukan dari PCl3 adalah 26 kcal/ek. Akan Sedikit berbeda, jika semua atom fosfor dan klorin disajikan secara terpisah, sebagai gas molekul monoatomik, mereka mungkin bergabung bersama untuk membentuk fosfor padat dan gas klorin, atau mereka dapat bergabung bersama untuk membentuk molekul PCL3. Proses terakhir (evolve)membutuhkan 82 kkal/ekuiv sedangkan sebelumnya hanya 56 kkal per ekuivalen. Reaksi tentu saja akan menuju pada arah pembentukan dengan ikatan yang menghasilkan ikatan paling kuat. Akan tetapi, mengapa ikatan P-Cl lebih kuat dibanding ikatan P-P atau Cl-Cl atau ikatan rata-rata? Mengapa ikatan P-Cl berbeda? Peneliti menyadari hal ini disebabkan dari akibat perbedaan polaritas. Clorin lebih bersifat elektronegatif dibanding fosfor, sehingga menjadi bermuatan parsial negatif (-0,10) terhadap fosfor (0.30 elektron).Panjang ikatan P-Cl adalah 2.04 A, dibandingkan Cl-Cl sebesar 1,98 A dan P-P sebesar 2,28 A. Ikatan polar menyebabkan interaksi semakin dekat dibandingkan dengan ikatan non polar, dan juga lebih kuat. (Beberapa kontribusi dari muatan parsial mungkin terjadi, dimana orbital d paling luar dari fosfor dapat menyediakan pasangan elektron paling luarnya yang belum berikatan kepada atom klor

Sebagai contoh, dua atom klor dapat mencapai struktur stabil melalui pembagian (sharing) elektron tunggal yang tidak berpasangan yang mereka miliki seperti pada diagram.

Kenyataan bahwa satu atom klor digambarkan dengan elektron yang ditulis dengan tanda silang dan atom yang lainnya dengan tanda titik adalah bentuk penyederhanaan untuk menunjukkan dari mana saja semua elektron itu berasal. Pada kenyataannya tidak ada perbedaan diantara keduanya.

Dua atom klor dapat dikatakan bergabung malalui ikatan kovalen. Alasan bahwa kedua atom klor tetap bersatu adalah pasangan elektron yang sudah dibagikan (shared) ditarik menuju inti kedua atom klor.

Setara dengan molekul yang lebih rumit seperti PCl3, tidak terdapat masalah. Pada kasus ini, hanya elektron terluar saja yang ditunjukkan untuk tujuan penyederhanaan. Tiap atom pada struktur ini memiliki elektron pada lapisan yang lebih dalam 2,8. Sekali lagi, semuanya yang ada memiliki struktur gas mulia.

Ikatan pada fosfor klorida, PCl3dan PCl5

Apakah ada yang salah dengan tinjauan sederhana mengenai PCl3?

Diagram berikut hanya menunjukkan elektron (ikatan) terluar saja

Tidak ada yang salah dalam hal ini! (meskipun tidak ada catatan untuk bentuk molekul sebagaimana mestinya). Jika kamu meninjau hal ini dengan tinjauan yang lebih modern, alasannya akan seperti ini:

Fosfor memiliki struktur elektronik 1s22s22p63s23px13py13pz1. Jika kita hanya memperhatikan elektron terluar seperti elektron dalam kotak maka:

Terdapat tiga elektron tak berpasangan yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan dengan tiga atom klor. Keempat orbital tingkat-3 mengalami hibridisasi untuk menghasilkan empat hibrida sp3yang sebanding seperti pada karbon kecuali salah satu diantara orbital hibrida tersebut mengandung pasangan elektron mandiri.

Masing-masing dari ketiga atom klor tersebut kemudian membentuk ikatan kovalen dengan menggabungkan orbital atomik yang mengandung elektron tak berpasangan dengan salah satu elektron yang tak berpasangan yang dimiliki fosfor untuk membentuk 3 orbital molekul.Kamu mungkin heran apakah semuanya ini cukup menyulitkan! Sebenarnya tidak! Kesulitan ini hanya dengan PCl5saja.

Apakah ada yang salah dengan tinjauan sederhana tentang PCl5?

Kamu akan mengingat bahwa gambar titik-silang PCl5terlihat aneh karena fosfor tidak berakhir pada kondisi yang sama dengan struktur gas mulia. Diagram berikut juga hanya menunjukkan elektron terluar saja.

Pada kasus ini, tinjauan yang lebih modern membuat sesuatu kelihatan lebih baik dengan menghilangkan segala sesuatu yang menimbulkan kekhawatiran tentang struktur gas mulia.Jika fosfor membentuk PCl5maka yang pertama dilakuakan adalah menurunkan 5 elektron tak berpasangan. Hal ini berlangsung melalui promosi salah satu elektron pada orbital 3s ke orbital yang memiliki energi lebih tinggi berikutnya.Orbital yang memiliki energi lebih tinggi yang mana? Salah satu orbital 3d. Kamu mungkin mengira hal tersebut menggunakan orbital 4s karena orbital ini yang pertama diisi sebelum 3d ketika atom disusun dari awal. Tidak begitu! Berbeda ketika kamu menyusun atom pada tempat pertama, orbital 3d selalu dihitung sebagai orbital yang memiliki energi lebih rendah.

Hal ini membiarkan fosfor dengan susunan elektron:

Sekarang elektron tingkat-3 disusun ulang (terhibridisasi) dengan sendirinya untuk memberikan orbital hibrida, semuanya memiliki energi yang setara. Orbital-orbital tersebut disebut dengan hibrida sp3d karena menunjukkan asal mula orbital hibrida tersebut.

Elektron di tiap orbital tersebut kemudian berbagi (share) ruang dengan elektron dari lima atom klor untuk membuat lima orbital molekul yang baru dan karena itu terbentuk lima ikatan kovalen.

Kenapa fosfor membentuk kelebihan dua ikatan? Ini berawal dari penggunaan sejumlah energi untuk mempromosikan elektron, yang mana lebih disukai daripada mengantinya kembali ketika terjadi pembentukan ikatan yang baru. Secara sederhana, hal ini menguntungkan secara energetik bagi fosfor untuk membentuk kelebihan ikatan.

Keuntungan dari pendapat seperti ini terletak pada suatu jalur yang mengabaikan pertanyaan secara menyeluruh apakah kamu dapat memperoleh struktur gas mulia, dan karena itu kamu tidak perlu khawatir tentang hal ini.