thumb|right|300п|Т.н. „термитска реакција“ се користи за заварување на железничките пруги. thumb|right|200п|Реакција меѓу амонијак и HCl, при што се добива амониум хлорид - реакција на неутрализација. Хемиска реакција — процес во кој едни хемиски соединенија се претвораат во други, односно процес во кој доаѓа до изменување на составот на определена супстаницја.Бојан Шоптрајанов, Хемија за втора година на реформираното гимназиско образование (петто изменето и дополнето издание). Скопје: Просветно дело, 2009, стр. 5. Во реакција можат да стапат и хемиски елементи. Хемиските реакции обично вклучуваат промени во хемиските врски во молекулите или кристалите. За време на една хемиска реакција се менуваат својствата на производите (производи) добиени од таа реакција во однос на реактантите кои влегувале во реакцијата. Реактантите и производите се учесниците во хемиската реакција. За хемиски реакции не се сметаат физичките процеси при кои доаѓа до промена само на физичката состојба, како на пример топење или испарување, дифузија, мешање на чисти супстанци и смеси во јадрените реакции, при кои елементите се трансформираат едни во други.
При секоја хемиска реакција, количеството на некоја супстанција (или на неколку супстанции) се намалува, а количеството на друга супстанција (или супстанции) се зголемува. Притоа, ако се намалува количеството само на една супстанција, таа се нарекува реактант, а ако пак тоа се случува со повеќе супстанции, тогаш во реакцијата посотјат повеќе реактанти. Слично, ако во реакцијата се зголемува количеството само на една супстанција, таа се нарекува продукт на реакцијата, а ако се зголемуваат количествата на неколку супстанции, тогаш постојат повеќе продукти на реакцијата. Кога ќе престане изменувањето на количествата на учесниците во реакцијата, тоа го означува крајот на хемиската реакција.Бојан Шоптрајанов, Хемија за втора година на реформираното гимназиско образование (петто изменето и дополнето издание). Скопје: Просветно дело, 2009, стр. 7.
Обично реакциите се состојат од многу сложена последователност на поединечни чекори, т.н. елементарни реакции, кои сите заедно ја образуваат целосната реакција. Информациите за целосната последователност на чекорите го чинат механизмот на реакцијата. За опишување на хемиските реакции се користи хемиска равенка при што реактантите, производите и понекогаш важните меѓупроизводи се претставуваат графички и се поврзуваат со реакциона стрелка.
Елементарните реакции и механизмите на реакцијата можат да се поделат на различни групи. Елементарните реакции го опишуваат распадот на една молекула на две или обратно, синтеза на два атома или молекули во едно. Механизмите на реакција обично се делат според типот на промената на супстанците кои стапуваат во реакција. Ако се менува оксидациониот број, тогаш зборуваме за оксидација и редукција.
Степенот до кој се одвива дадена реакција меѓу два или повеќе учесници зависи од тоа колку е голема разликата меѓу енталпијата и ентропијата кои ја сочинуваат Гибсовата слободна енергија на реактантите и производите. При негативни вредности, реакционата рамнотежа лежи на страната на производите.
Историја thumb|right|200px|Антоан Лавоазје ја развил теоријата за согорување како хемиска реакција со кислородот. Хемиските реакции како согорувањето во оган, ферментацијата и редукцијата на рудите до метали биле познати уште од древноста. Првичните теории за претворањето на материите биле развиени од страна на грчките филозофи, на пример, теоријата на четири елементи на Емпедокле, која вели дека секоја супстанција е составена од четирите основни елементи - оган, вода, воздух и земја. Во средниот век, хемиските претворања биле проучувани во рамките на алхемијата. Притоа, алхемичарите се обидувале да го претворат оловото во злато, за што користеле реакции на оловото и оловно-цинкови легури со сулфур.
Производството на хемиски супстанци кои најчесто се среќаваат во природата се пробувало уште одамна, како синтезата на сулфурна и азотна киселина, процес кој му се припишувал на контроверзниот алхемичар Џабир ибн Хајан. Процесот вклучувал загревање на сулфатни и нитратни минерали од типот на бакар сулфат, стипса и шалитра. Во 17-от век, Јохан Рудолф Глаубер произвел хлороводородна киселина и натриум сулфат со реагирање на сулфурна киселина и натриум хлорид. Со развитокот на одредени техники во 1746 година што дозволуваат производство на големи количини сулфурна киселина и натриум карбонат, хемиските реакции се имплементирале во индустријата. Натамошната оптимизација на технологијата за производство на сулфурна киселина резултирала во контактниот процес во 1880-тите години,Leonard J. Friedman & Samantha J. Friedman The History of the Contact Sulfuric Acid Process , Acid Engineering & Consulting, Inc. Boca Raton, Florida а Хаберовиот процес бил развиен во 1909–1910 за синтеза на амонијак.John E. Lesch The German chemical industry in the twentieth century, Springer, 2000, ISBN 0-7923-6487-2 p. 170
Од 16 век, истражувачите меѓу кои и Јан Батист ван Хелмонт, Роберт Бојл и Исак Њутн се обиделе да воспостават теории за експериментално набљудуваните хемиски претворања. Флогистонската теорија била предложена во 1667 од страна на Јохан Јоаким Бехер. Таа го постулирала постоењето на огненолик елемент наречен „флогистон“ кој се содржел во согорливите тела и се испуштал за време на согорувањето. Ова било побиено во 1785 година од страна на Антоан Лавоазје, кој го пронашол точното објаснување за согорувањето како реакција со кислородот од воздухот.Brock, pp. 34–55
Жозеф Луј Геј-Лисак забележал во 1808 година дека гасовите секогаш реагираат во одреден однос меѓусебно. Врз основа на оваа идеја и атомската теорија на Џон Далтон, Жозеф Пруст го развил законот за постојани односи на масите, кој потоа резултирал во концептите на стехиометријата и хемиските равенки.Brock, pp. 104–107
Што се однесува до органската хемија, долго време се верувало дека соединенијата добиени од живите организми биле премногу сложени за да се добијат по синтетички пат. Според концептот на витализмот, органската материја била под владение од „животна сила“ и се разликувала од неорганските материи. Меѓутоа, оваа поделба завршила со синтезата на уреа од неоргански претходници од страна на Фридрих Велер во 1828 година. Други хемичари кои придонеле во развитокот на органската хемија се Александар Вилијам Вилијамсон со неговата синтеза на етри и Кристофер Келк Инголд кој, меѓу останатите истражувачи, ги воспоставил механизмите на супституциските реакции.
Спонтано течење на хемиските реакции И кај хемиските реакции важат двата опши критериума за насоката на течењето на процесите: постигнување што е можно пониска енергија и што е можно поголем степен на неред. Така, до крајот ќе течат хемиските реакции во кои се ослободува големо количество енергија (егзотермни реакции) и кај нив крајната состојба (во кои постојат производи на реакцијата) е со значително помала енергија од почетната (кога биле присутни реактантите), така што во тој случај не е важно колкав е степенот на неред. Од друга страна, по престанувањето на животните процеси настануваат хемиски реакции на разградување на организмот во кои големите молекули се разложуваат на помали, со што од состојба на поголем ред се поминува во состојба на поголем неред. Според тоа, кај овие реакции преовладува ефектот на постигнување поголем степен на неред. Оттука, хемиските реакции течат во насока којашто претставува компромис меѓу тенденцијата за постигнувањето што е можно помала енергија и тенденцијата за постигнување што е можно поголем степен на неред.Бојан Шоптрајанов, Хемија за втора година на реформираното гимназиско образование (петто изменето и дополнето издание). Скопје: Просветно дело, 2009, стр. 51-52.
Равенки Хемиските равенки се користат за графичко илустрирање на хемиските реакции. Тие се состојат од хемиски или структурни формули на реактантите на левата и на производите на десната страна. Реактантите и производите се одделени со стрелка (→) која го означува правецот и типот на реакција. Врвот на стрелката е во насока на која се одвива реакцијата. Двојната стрелка () која покажува кон спротивните насоки се користи кај рамнотежните реакции. Реакциите треба да се израмнети според стехиометријата, бројот на атоми на секој вид на супстанција треба да биде ист на двете страни од равенката. Ова се постигнува со подредување на бројот на инволвирани молекули (A, B, C и D во шематскиот пример подолу) со соодветните променливи a, b, c и d.Бојан Шоптрајанов, Хемија за втора година на реформираното гимназиско образование (петто изменето и дополнето издание). Скопје: Просветно дело, 2009, стр. 8.
Посложените реакции се претставуваат со реакциски шеми, кои покрај почетните реактанти и производи, покажуваат појава на важни меѓупроизводи (интермедиери) или транзициски состојби. Исто така, некои релативно мали додатоци во реакцијата можат да се означат над реакционата стрелка; примери за вакви додатоци се вода, топлина, светлина, катализатор и сл. Слично, одредени (релативно) незначителни производи може да се напишат под стрелката, често со знак минус.
Ретросинтетичката анализа може да се користи за добивање на комплексна синтетичка реакција. Притоа, анализата започнува од производите, на пример, со разделување на одредени хемиски врски, за да се дојде до посакуваните првични реактанти. При овие реакции се користи посебна стрелка (⇒).
Елементарни реакции
Елементарната реакција е најмалиот дел до кој може да се разложи една хемиска реакција, при што отсуствуваат меѓупроизводи. Повеќето реакции кои се експериментално набљудувани се состојат од мноштво на елементарни реакции кои се одвиваат паралелно или последователно. Дадена секвенца од поединечните елементарни реакции се нарекува реакциски механизам. Во елементарната реакција влегуваат неколку молекули, обично една до две, поради малата веројатност за тоа неколку молекули да се сретнат во одредено време.Gernot Frenking: Elementarreaktionen. In: Römpp Chemie-Lexikon, Thieme, 2006 thumb|300px|Изомеризација на азобензен поттикната од светлина (hν) или топлина (Δ) Најважните елементарни реакции се едномолекуларни и двомолекуларни. Во едномолекуларна (унимолекуларна) реакција влегува само една молекула; таа се претвора по пат на изомеризација или дисоцијација во една или две други молекули. За ваква реакција е потребна енергија во форма на топлина или светлина. Типичен пример за унимолекуларна реакција е цис-транс изомеризацијата, при која цис-формата на соединението се претвора во транс-формата и обратно.
При една типична дисоцијациска реакција, една врска во молекулата се цепи, што дава две молекуларни фрагменти. Цепењето може да биде хомолитичко или хетеролитичко. Во првиот случај, врската се цепи така што секој производ задржува електрон и станува неутрален радикал. Во вториот случај, и двата електрони од хемиската врска остануваат со еден од производите, со што се добиваат наелектризирани јони. Дисоцијацијата има важна улога во поттикнување на верижни реакции, каква што е водород-кислород или реакциите на полимеризација.
Дисоцијација на молекулата АВ на фрагменти А и В
За бимолекуларни реакции, две молекули се судруваат и реагираат една со друга. Нивното спојување се нарекува хемиска синтеза или реакција на адиција.
Освен ова, можно е само еден дел на молекулата да се пренесе на другата молекула. Овој тип на реакција се случува, на пример, при редокс и киселинско-базните реакции. Кај редокс реакциите, пренесената единка е електрон, додека кај киселинско-базните реакции е протон. Овој тип на реакција исто така се нарекува метатеза.
На пример: NaCl(aq) + AgNO3(aq) → NaNO3(aq) + AgCl(s)
Хемиска рамнотежа