Finns det någon formell behandling av vad kemiska reaktioner är?

Hej!

Vi alla är bekanta med kemiska reaktioner och vad man får och inte får göra med dem. Exempelvis får vi utan problem subtrahera och addera species samt multiplicera med skalärer på "båda sidor om reaktionspilen", men vi får exempelvis inte dela eller multiplicera med species. Kemiska reaktioner verkar alltså ha viss matematisk struktur som vi är vana vid från vanliga algebraiska samband, men samtidigt sakna annan struktur som vi tar för given i sådana. Med ovanstående som motivering undrar jag därför om det finns någon formell behandling av vad kemiska reaktioner och de ingående objekten är, så att man vet vad man får och inte får göra med dem utan att förlita sig fullständigt på vibes™?

Strukturen vi har i kemiska reaktioner verkar suspekt lik den vi har i vektorrum, med vissa ytterligare krav som att laddning och massa måste konserveras. Man kanske kan tänka något i stil med att alla ämnen spänner upp ett vektorrum $\mathcal{L}$ över $\mathbb{R}$. En kemisk reaktion kanske då skulle kunna ses som en vektor i detta rum där reaktanter har negativt tecken och produkter har positivt tecken. Strukturen borde vi kunna definiera enkelt.

Det ofta frestande att tänka att kemiska reaktioner bokstavligen representerar kemiska fenomen, men extremt ofta stöter vi på reaktioner som faktiskt inte motsvarar "vad som händer i verkligheten". Endast i de fall då en reaktion är elementär kan den representera en verklig, kemisk process. Så hur ska man tänka här?