Le reazioni chimiche cambiano le sostanze in nuovi materiali con diverse composizioni chimiche rispetto ai composti o agli elementi originali. Nel tipo di reazione nota come sostituzione singola o spostamento singolo, un elemento sostituisce un altro elemento in un composto. L'elemento che sostituisce un altro in un composto è generalmente più reattivo rispetto all'elemento che soppianta. In queste reazioni, un elemento reagisce sempre con un composto, e si finisce con un elemento e composto come prodotti.

Metalli nella soluzione acquosa

Se si posiziona un filo di rame nella soluzione acquosa di nitrato d'argento, si finirà con cristalli di metallo argento e soluzione di nitrato di rame. In questa reazione, l'elemento di rame sostituisce l'argento nel composto di nitrato. Allo stesso modo, se si mette lo zinco in una soluzione acquosa di nitrato di rame, lo zinco sostituisce il rame in una singola reazione di sostituzione. I prodotti di questa reazione chimica sono il nitrato di rame e zinco.

Metalli nell'acido

Alcuni metalli e acidi si impegneranno in singole reazioni di sostituzione. Lo zinco, quando immerso nell'acido cloridrico, sostituirà l'idrogeno nell'acido cloridrico e formerà il cloruro di zinco, lasciando gli atomi di idrogeno come l'altro prodotto della reazione. I metalli in generale sostituiranno l'idrogeno da un acido, secondo il dipartimento di HyperPhysics della Georgia State University. Altri esempi includono la reazione tra magnesio e acido cloridrico, che forma cloruro di magnesio e idrogeno e acido potassico e solforico, che forma solfato di potassio e gas idrogeno.

Reazione termite

La reazione della termite tra l'ossido di ferro e l'alluminio sono una singola reazione di sostituzione esotermica, che significa che emette calore. Il calore estremo rilasciato da questa reazione è sufficiente a sciogliere il prodotto di ferro. Nella reazione, l'alluminio sostituisce il ferro, quindi i prodotti sono ferro e ossido di alluminio. Questa reazione è anche una reazione di riduzione dell'ossidazione, o reazione redox, in cui l'alluminio viene ossidato per formare ossido di alluminio, poiché l'ossido di ferro viene ridotto a molecole di ferro.

Reazioni non metalliche

Mentre molte le singole reazioni di sostituzione comportano la sostituzione dei metalli, possono verificarsi sostituzioni tra non metalli. Ad esempio, il cloro alogeno sposterà il bromo in un composto di bromuro di sodio perché l'alogeno è più reattivo del bromo. I prodotti risultanti sono cloruro di sodio e bromo. Allo stesso modo, il bromo sostituisce lo iodio in una reazione tra bromo e ioduro di potassio o ioduro di calcio. Queste reazioni si verificano perché il bromo è più reattivo rispetto allo iodio.