置换反应，又称为取代反应或替换反应，是化学中的一种基本反应类型。它指的是在反应过程中，一种元素或基团被另一种元素或基团所取代的化学过程。这类反应广泛存在于无机化学和有机化学领域，根据参与反应物质的不同，可以分为金属置换反应和有机置换反应两大类。
金属置换反应
金属置换反应通常发生在两种不同的金属离子之间，其中较活泼的金属会将溶液中的较不活泼金属置换出来。例如，铁（Fe）能与硫酸铜（CuSO4）溶液反应，置换出铜（Cu），反应方程式为：Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu。这个反应中，铁作为还原剂，将铜离子还原成铜单质，同时自身被氧化成亚铁离子。
有机置换反应
有机置换反应主要涉及有机化合物中官能团的替换。常见的有机置换反应包括亲核取代反应和亲电取代反应。亲核取代反应是指一个亲核试剂（具有孤对电子的分子或离子）攻击含有正电荷中心的碳原子，从而取代原有的离去基团。例如，氯甲烷（CH3Cl）与氢氧化钠（NaOH）反应生成甲醇（CH3OH）和氯化钠（NaCl），反应式为：CH3Cl + NaOH → CH3OH + NaCl。而亲电取代反应则常见于芳香族化合物中，如苯环上的氢原子被其他基团取代，形成新的芳香族化合物。
置换反应在工业生产和实验室研究中都有着重要的应用价值，例如金属的提取、药物合成等。通过理解这些反应机制，科学家们能够更好地设计和控制化学反应，开发出更多有益于人类社会的新材料和新药品。