introduzione
1. Concetto generale di reazione chimica
2. Classificazione delle reazioni chimiche
Conclusione
Bibliografia
introduzione
La cosa più interessante del mondo che ci circonda è che è in costante cambiamento.
concetto « reazione chimica » - il secondo concetto principale della chimica. Ogni secondo nel mondo si verificano innumerevoli reazioni, a seguito delle quali una sostanza si trasforma in un'altra. Possiamo osservare direttamente alcune reazioni, ad esempio la ruggine degli oggetti di ferro, la coagulazione del sangue e la combustione del carburante delle automobili.
Allo stesso tempo, la stragrande maggioranza delle reazioni rimane invisibile, ma determina le proprietà del mondo che ci circonda.
Per realizzare il proprio posto nel mondo e imparare a gestirlo, una persona deve comprendere profondamente la natura di queste reazioni e le leggi a cui obbediscono. Il compito della chimica moderna è studiare le funzioni delle sostanze in sistemi chimici e biologici complessi, analizzare la relazione tra la struttura di una sostanza e le sue funzioni e sintetizzare sostanze con determinate funzioni.
Quindi, intorno a una persona avvengono molte reazioni chimiche, che avvengono costantemente. Cosa bisogna fare per non confondersi nell'intera varietà di reazioni chimiche? Impara a classificarli e a identificare le caratteristiche essenziali delle lezioni.
Lo scopo di questo lavoro: considerare il concetto di "reazione chimica" e sistematizzare e generalizzare le conoscenze sulla classificazione delle reazioni chimiche.
L'opera si compone di un'introduzione, due capitoli, una conclusione e un elenco di riferimenti bibliografici. La quantità totale del lavoro è di 14 pagine.
1. Concetto generale di reazione chimica
Una reazione chimica è la trasformazione di una sostanza in un'altra. Tuttavia, questa definizione necessita di un’aggiunta significativa.
Quindi, ad esempio, in un reattore nucleare o in un acceleratore, alcune sostanze vengono convertite anche in altre, ma tali trasformazioni non sono chiamate chimiche. Qual è il problema qui? Le reazioni nucleari avvengono in un reattore nucleare. Risiedono nel fatto che i nuclei degli elementi, quando entrano in collisione con particelle ad alta energia (possono essere neutroni, protoni e nuclei di altri elementi), vengono spezzati in frammenti, che sono i nuclei di altri elementi. È anche possibile unire i nuclei tra loro. Questi nuovi nuclei ricevono poi elettroni dall'ambiente e così viene completata la formazione di due o più nuove sostanze. Tutte queste sostanze sono alcuni elementi del sistema periodico. A differenza delle reazioni nucleari, nelle reazioni chimiche i nuclei non sono interessati atomi. Tutti i cambiamenti si verificano solo nei gusci elettronici esterni. Alcuni legami chimici si rompono e altri si formano.
Così, reazioni chimiche I fenomeni sono chiamati fenomeni in cui alcune sostanze con una certa composizione e proprietà vengono convertite in altre sostanze - con una composizione diversa e altre proprietà. Allo stesso tempo, non si verificano cambiamenti nella composizione dei nuclei atomici.
Evidenziamo i segni e le condizioni delle reazioni chimiche (Fig. 1, 2).
Figura 1 - Segni di reazioni chimiche
Figura 2 - Condizioni per condurre reazioni chimiche
Consideriamo una tipica reazione chimica: la combustione del gas naturale (metano) nell'ossigeno dell'aria (questa reazione può essere osservata a casa, chi ha una stufa a gas) nella Figura 3.
Figura 3 - Combustione del gas naturale (metano) nell'ossigeno atmosferico
Il metano CH 4 e l'ossigeno O 2 reagiscono tra loro per formare anidride carbonica CO 2 e acqua H 2 O. In questo caso, i legami tra gli atomi di C e H nella molecola di metano e tra gli atomi di ossigeno nella molecola di O 2 sono rotto. Al loro posto nascono nuovi legami tra gli atomi C e O, H e O.
La Figura 3 mostra chiaramente che per il successo dell'implementazione della risposta a uno prendi una molecola di metano due molecole di ossigeno. Tuttavia, non è molto conveniente scrivere una reazione chimica usando disegni di molecole, quindi per scrivere le reazioni chimiche vengono utilizzate formule abbreviate di sostanze: tale registrazione è chiamata equazione della reazione chimica.
Figura 4 – Equazione di reazione
L'equazione per la reazione chimica mostrata nella Figura 3 è la seguente
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O
Il numero di atomi di elementi diversi nei lati sinistro e destro dell'equazione è lo stesso. Sul lato sinistro uno un atomo di carbonio nella molecola di metano (CH 4), e a destra - Stesso troviamo l'atomo di carbonio nella composizione della molecola di CO 2. tutti e quattro troveremo sicuramente gli atomi di idrogeno dal lato sinistro dell'equazione e dal lato destro - nella composizione delle molecole d'acqua.
In un'equazione di reazione chimica, per equalizzare il numero di atomi identici in diverse parti dell'equazione, probabilità, che vengono registrati Prima formule di sostanza.
Consideriamo un'altra reazione: la conversione dell'ossido di calcio CaO (calce viva) in idrossido di calcio Ca(OH) 2 (calce spenta) sotto l'azione dell'acqua (Fig. 5).
Figura 5 - L'ossido di calcio CaO attacca una molecola d'acqua H 2 O
con formazione di idrossido di calcio Ca (OH) 2
A differenza delle equazioni matematiche, nelle equazioni delle reazioni chimiche, i lati sinistro e destro non possono essere scambiati. Vengono chiamate le sostanze sul lato sinistro di un'equazione di una reazione chimica reagenti e a destra prodotti di reazione .
Se scambiamo le parti sinistra e destra nell'equazione della Figura 5, otteniamo l'equazione completamente differente reazione chimica
Ca (OH) 2 \u003d CaO + H 2 O
Se la reazione tra CaO e H 2 O (Fig. 4) inizia spontaneamente e procede con il rilascio di una grande quantità di calore, l'ultima reazione, dove Ca(OH) 2 funge da reagente, richiede un forte riscaldamento. Aggiungiamo anche che i reagenti e i prodotti potrebbero non essere necessariamente molecole, ma anche atomi - se alcuni elementi in forma pura partecipano alla reazione, ad esempio
H2 + CuO \u003d Cu + H2O
Siamo così arrivati alla classificazione delle reazioni chimiche, di cui parleremo nel prossimo capitolo.
2. Classificazione delle reazioni chimiche
Nel processo di studio della chimica è necessario incontrare classificazioni di reazioni chimiche secondo vari criteri (Tabella 1).
Tabella 1 - Classificazione delle reazioni chimiche
| Di effetto termico | esotermico- flusso con rilascio di energia 4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5 + Q; CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q |
| Endotermico- procedere con l'assorbimento di energia Cu(OH) 2 CuO + H 2 O - Q; C8 H18 C8 H16 + H2 - Q | |
| Di il numero e la composizione dell'originale e sostanze formate | Reazioni di decomposizione- molti più semplici sono formati da una sostanza complessa: CaCO 3 CaO + CO 2 C 2 H 5 OH → C 2 H 4 + H 2 O |
| Reazioni di connessione- una sostanza complessa è formata da più sostanze semplici o complesse: 2H 2 + O 2 → 2H 2 OC 2 H 4 + H 2 → C 2 H 6 | |
| Reazioni di sostituzione- gli atomi di una sostanza semplice sostituiscono gli atomi di uno degli elementi in una sostanza complessa: Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl | |
| Reazioni di scambio- due sostanze complesse si scambiano parti costitutive: AgNO 3 + HCl \u003d AgCl ↓ + HNO 3 HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O | |
| Di stato di aggregazione dei reagenti | Eterogeneo- le sostanze iniziali e i prodotti di reazione si trovano in diversi stati di aggregazione: Fe (t) + CuCl 2 (soluzione) → Cu (t) + FeCl 2 (soluzione) 2Na (t) + 2C 2 H 5 OH (l) → 2C 2 H 5 ONa (soluzione) + H 2(g) |
| omogeneo- i materiali di partenza e i prodotti di reazione sono nello stesso stato di aggregazione: H 2 (g) + Cl 2 (g) \u003d 2HCl (g) C 2 H 5 OH (l) + CH 3 COOH (l) → CH 3 COOC 2 H 5 (l) + H 2 O (l) | |
| Di la presenza di un catalizzatore | catalitico 2H2O2 2H2O+O2C2H4 + H2C2H4 |
| Non catalitico S + O 2 SO 2 C 2 H 2 + 2Cl 2 → C 2 H 2 Cl 4 | |
| Di direzione | irreversibile- fluisce in queste condizioni in una sola direzione: H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 + 2HCl CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O |
| reversibile- fluire in queste condizioni contemporaneamente in due direzioni opposte: 3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3; C2H4 + H2 ↔ C2H6 | |
| Di cambiamento dello stato di ossidazione degli atomi degli elementi | redox- reazioni che si verificano con un cambiamento dello stato di ossidazione: Fe 0 + 2H +1 Cl -1 → Fe 2+ Cl 2 -1 + H 2 0 H +1 C 0 O -2 H +1 + H 2 → C - 2 H 3 +1 O -2 H +1 |
| Non ossidante-riducente- reazioni che procedono senza cambiare lo stato di ossidazione: S + 4 O 4 -2 + H 2 O → H 2 + S + 4 O 4 -2 CH 3 NH 2 + HCl → (CH 3 NH 3) Cl |
Come puoi vedere, esistono vari modi per classificare le reazioni chimiche, di cui considereremo più in dettaglio le seguenti.
Una reazione chimica è un processo di trasformazione di sostanze, durante il quale si osserva un cambiamento nella loro struttura o composizione. Come risultato di tale processo, le sostanze iniziali, o reagenti, passano ai prodotti finali. Ad oggi è stata formata una classificazione molto chiara delle reazioni chimiche.
Descrizione delle reazioni mediante equazioni. Segni di reazioni chimiche
Esistono diverse classificazioni, ognuna delle quali tiene conto di una o più caratteristiche. Ad esempio, le reazioni chimiche possono essere suddivise prestando attenzione a:
- quantità e composizione dei reagenti e dei prodotti finali;
- stato di aggregazione delle sostanze iniziali e finali (forma gassosa, liquida, solida);
- numero di fasi;
- la natura delle particelle che vengono trasferite durante la reazione (ione, elettrone);
- effetto termico;
- la possibilità che la reazione proceda nella direzione opposta.
Vale la pena notare che le reazioni chimiche vengono solitamente scritte utilizzando formule ed equazioni. In questo caso, il lato sinistro dell'equazione descrive la composizione dei reagenti e la natura della loro interazione, mentre sul lato destro puoi vedere i prodotti finali. Un altro punto molto importante è che il numero di atomi di ciascun elemento sul lato destro e sinistro deve essere uguale. Questo è l'unico modo per mantenerlo
Come già accennato, ci sono molte classificazioni. Quelli più comunemente usati verranno discussi qui.
Classificazione delle reazioni chimiche per composizione, quantità di prodotti iniziali e finali
In essi entrano diverse sostanze che si combinano per formare una sostanza più complessa. Nella maggior parte dei casi, questa reazione è accompagnata dal rilascio di calore.
Il reagente iniziale è un composto complesso, che nel processo di decomposizione forma diverse sostanze più semplici. Tali reazioni possono essere sia redox che verificarsi senza cambiamento di valenza.
Reazioni di sostituzione: rappresentano l'interazione tra una sostanza complessa e una semplice. Nel processo, avviene la sostituzione di qualsiasi atomo di una sostanza complessa. Schematicamente la reazione può essere rappresentata come segue:
A + BC = AB + C
Una reazione di scambio è un processo durante il quale due reagenti iniziali si scambiano tra loro parti costitutive. Per esempio:
AB + SD = AD + SW
Le reazioni di trasferimento sono caratterizzate dal trasferimento di un atomo o di un gruppo di atomi da una sostanza ad un'altra.
Classificazione delle reazioni chimiche: processi reversibili e irreversibili
Un'altra caratteristica importante delle reazioni è la possibilità di un processo inverso.
Quindi, tali reazioni sono chiamate reversibili, i cui prodotti possono interagire tra loro, formando le stesse sostanze iniziali. Di norma, questa funzione deve essere visualizzata nell'equazione. In questo caso, tra i lati sinistro e destro dell'equazione vengono posizionate due frecce dirette in modo opposto.
Con una reazione chimica irreversibile, i suoi prodotti non sono in grado di reagire tra loro, almeno in condizioni normali.
Classificazione delle reazioni chimiche per effetto termico
Le reazioni termochimiche si dividono in due gruppi principali:
- processi esotermici durante i quali viene rilasciato calore (energia);
- processi endotermici, che richiedono l’assorbimento di energia dall’esterno.
Classificazione delle reazioni chimiche in base al numero di fasi e caratteristiche di fase
Come già accennato, le sostanze rivestono grande importanza anche per la completa caratterizzazione di una reazione chimica. Secondo questi segni, è consuetudine distinguere:
- reazioni dei gas;
- reazioni in soluzioni;
- processi chimici tra
Ma i prodotti iniziale e finale non sempre appartengono ad alcuno stato di aggregazione. Pertanto le reazioni vengono classificate anche in base al numero di fasi:
- le reazioni monofase o omogenee sono processi i cui prodotti si trovano nello stesso stato (nella maggior parte dei casi, tale reazione avviene in fase gassosa o in soluzione);
- (multifase) - i reagenti e i prodotti finali possono trovarsi in diversi stati di aggregazione.
Negli articoli precedenti, le classificazioni delle reazioni venivano considerate secondo i seguenti criteri:
1. Sulla base dei cambiamenti negli stati di ossidazione degli elementi nelle molecole delle sostanze reagenti, tutte le reazioni sono suddivise in:
a) reazioni redox (reazioni con trasferimento di elettroni);
b) reazioni non redox (reazioni senza trasferimento di elettroni).
2. In base al segno dell'effetto termico, tutte le reazioni sono suddivise in:
a) esotermico (andando con il rilascio di calore);
b) endotermico (andando con l'assorbimento del calore).
3. In base all'omogeneità del sistema di reazione, le reazioni si dividono in:
a) omogeneo (che scorre in un sistema omogeneo);
b) eterogeneo (che scorre in un sistema eterogeneo).
4. A seconda della presenza o dell'assenza di un catalizzatore, le reazioni sono suddivise in:
a) catalitico (andando con la partecipazione di un catalizzatore);
b) non catalitico (privo di catalizzatore).
5. Sulla base della reversibilità, tutte le reazioni chimiche sono suddivise in:
a) irreversibile (che scorre in una sola direzione);
b) reversibile (che scorre simultaneamente in direzione avanti e indietro).
Considera un'altra classificazione comunemente usata.
In base al numero e alla composizione delle sostanze di partenza (reagenti) e dei prodotti di reazione si possono distinguere i seguenti tipi più importanti di reazioni chimiche:
a) reazioni composte;
b) reazioni di decomposizione;
c) reazioni di sostituzione;
d) reazioni di scambio.
Reazioni di connessione- queste sono reazioni in cui una sostanza di composizione più complessa è formata da due o più sostanze: A+B+…=D
Esistono numerose reazioni di combinazione di sostanze semplici (metalli con non metalli, non metalli con non metalli), ad esempio:
H2 + Cl2 \u003d 2HCl
Le reazioni della combinazione di sostanze semplici sono sempre reazioni redox. Di norma, queste reazioni sono esotermiche.
Le sostanze complesse possono anche partecipare a reazioni composte, ad esempio:
CaO + SO 3 \u003d CaSO 4
K2O + H2O \u003d 2KOH
Negli esempi riportati gli stati di ossidazione degli elementi non cambiano nel corso delle reazioni.
Esistono anche reazioni di combinazione di sostanze semplici e complesse correlate alle reazioni redox, ad esempio:
2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3
2SO2 + O2 \u003d 2SO3
Reazioni di decomposizione- queste sono reazioni nel corso delle quali due o più sostanze più semplici si formano da una sostanza complessa: A \u003d B + C + ...
I prodotti di decomposizione della sostanza iniziale possono essere sia sostanze semplici che complesse, ad esempio:
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
VaCO 3 \u003d BaO + CO 2
2AgNO3 \u003d 2Ag + 2NO2 + O2
Le reazioni di decomposizione di solito procedono quando le sostanze vengono riscaldate e sono reazioni endotermiche. Come le reazioni composte, le reazioni di decomposizione possono procedere con o senza modificare gli stati di ossidazione degli elementi.
Reazioni di sostituzione- queste sono reazioni tra sostanze semplici e complesse, durante le quali gli atomi di una sostanza semplice mescolano gli atomi di uno degli elementi nella molecola di una sostanza complessa. Come risultato della reazione di sostituzione, si formano una nuova sostanza semplice e una nuova complessa:
A + BC = AC + B
Queste reazioni sono quasi sempre reazioni redox. Per esempio:
Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2
Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2
Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu
2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2
Esistono un piccolo numero di reazioni di sostituzione che coinvolgono sostanze complesse e che avvengono senza modificare gli stati di ossidazione degli elementi, ad esempio:
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 = 3CaSiO3 + P2O5
Reazioni di scambio- si tratta di reazioni tra due sostanze complesse, le cui molecole si scambiano le loro parti costitutive:
AB+CD=AD+ SW
Le reazioni di scambio procedono sempre senza trasferimento di elettroni, cioè non sono reazioni redox. Per esempio:
HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O
BaCl 2 + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 + 2HCl
Come risultato delle reazioni di scambio, si forma solitamente un precipitato (↓) o una sostanza gassosa () o un elettrolita debole (ad esempio acqua).
Una reazione chimica, o trasformazione chimica, è un processo durante il quale si formano altre sostanze da alcune sostanze che differiscono per composizione e struttura chimica.
Le reazioni chimiche vengono classificate secondo i seguenti criteri:
1) variazione o mancata variazione della quantità di reagenti e prodotti di reazione. Su questa base le reazioni si dividono in reazioni di combinazione, decomposizione, sostituzione, scambio.
Una reazione composta è una reazione in cui due o più sostanze formano una nuova sostanza. Ad esempio, Fe + S → FeS.
Una reazione di decomposizione è una reazione in cui due o più nuove sostanze si formano da una sostanza. Ad esempio, CaCO3 → CaO + CO2.
Una reazione di sostituzione è una reazione tra una sostanza semplice e una complessa, durante la quale gli atomi di una sostanza semplice sostituiscono gli atomi di uno degli elementi di una sostanza complessa, dando luogo alla formazione di una nuova sostanza semplice e di una nuova sostanza complessa. Ad esempio, Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2.
Una reazione di scambio è una reazione in cui due sostanze complesse scambiano i loro costituenti. Ad esempio, NaOH + HCl → NaCl + H2O.
2) Il secondo segno della classificazione delle reazioni chimiche è il cambiamento o il mancato cambiamento degli stati di ossidazione degli elementi che compongono le sostanze che reagiscono. Su questa base le reazioni si dividono in reazioni redox e quelle che avvengono senza modificare gli stati di ossidazione degli elementi. Ad esempio, Zn + S → ZnS (zinco più es produce zinco-es). Questa è una reazione redox durante la quale lo Zinco dona due elettroni e acquisisce lo stato di ossidazione +2: Zn0 - 2 → Zn +2, e lo Zolfo accetta 2 elettroni e acquisisce lo stato di ossidazione -2: S0 + 2 → S-2.
Il processo di cessione di elettroni da parte di sostanze è chiamato ossidazione, mentre il processo di ricezione di elettroni è chiamato riduzione.
3) Il terzo segno della classificazione delle reazioni chimiche è il rilascio o l'assorbimento di energia durante la reazione. Su questa base le reazioni si dividono in esotermiche (accompagnate dal rilascio di calore) ed endotermiche (accompagnate dall'assorbimento di calore).
4) Il quarto segno della classificazione delle reazioni chimiche è il tipo di uno dei reagenti. Su questa base, le reazioni sono suddivise in reazioni di alogeni (interazione con cloro, bromo), idrogenazione (aggiunta di molecole di idrogeno), idratazione (aggiunta di molecole d'acqua), idrolisi, nitrazione.
5) Il quinto segno della classificazione delle reazioni chimiche è la presenza di un catalizzatore. Su questa base le reazioni si dividono in catalitiche (che avvengono solo in presenza di un catalizzatore) e non catalitiche (che avvengono senza catalizzatore).
6) Un altro segno della classificazione delle reazioni chimiche è l'avanzamento della reazione fino alla fine. Su questa base le reazioni si dividono in reversibili e irreversibili.
Esistono altre classificazioni delle reazioni chimiche. Tutto dipende da quale criterio si basano.
Le proprietà chimiche delle sostanze si rivelano in una varietà di reazioni chimiche.
Vengono chiamate trasformazioni di sostanze, accompagnate da un cambiamento nella loro composizione e (o) struttura reazioni chimiche. Spesso si trova la seguente definizione: reazione chimica Viene chiamato il processo di trasformazione delle sostanze iniziali (reagenti) in sostanze finali (prodotti).
Le reazioni chimiche vengono scritte utilizzando equazioni e schemi chimici contenenti le formule dei materiali di partenza e dei prodotti di reazione. Nelle equazioni chimiche, a differenza degli schemi, il numero di atomi di ciascun elemento è lo stesso sul lato sinistro e destro, il che riflette la legge di conservazione della massa.
Sul lato sinistro dell'equazione sono scritte le formule delle sostanze di partenza (reagenti), sul lato destro - le sostanze ottenute a seguito di una reazione chimica (prodotti della reazione, sostanze finali). Il segno uguale che collega i lati sinistro e destro indica che il numero totale di atomi delle sostanze partecipanti alla reazione rimane costante. Ciò si ottiene ponendo davanti alle formule coefficienti stechiometrici interi, che mostrano i rapporti quantitativi tra i reagenti e i prodotti della reazione.
Le equazioni chimiche possono contenere informazioni aggiuntive sulle caratteristiche della reazione. Se una reazione chimica procede sotto l'influenza di influssi esterni (temperatura, pressione, radiazione, ecc.), ciò viene indicato dal simbolo appropriato, solitamente sopra (o "sotto") il segno di uguale.
Un numero enorme di reazioni chimiche può essere raggruppato in diversi tipi di reazioni, caratterizzate da caratteristiche ben definite.
COME caratteristiche di classificazioneè possibile selezionare:
1. Il numero e la composizione dei materiali di partenza e dei prodotti di reazione.
2. Stato aggregato dei reagenti e dei prodotti di reazione.
3. Il numero di fasi in cui si trovano i partecipanti alla reazione.
4. La natura delle particelle trasferite.
5. La possibilità che la reazione proceda nelle direzioni avanti e indietro.
6. Il segno dell'effetto termico separa tutte le reazioni in: esotermico reazioni che procedono con l'effetto exo - rilascio di energia sotto forma di calore (Q> 0, ∆H<0):
C + O 2 \u003d CO 2 + Q
E Endotermico reazioni che procedono con l'effetto endo - l'assorbimento di energia sotto forma di calore (Q<0, ∆H >0):
N 2 + O 2 \u003d 2NO - Q.
Tali reazioni lo sono termochimico.
Consideriamo più in dettaglio ciascuno dei tipi di reazioni.
Classificazione in base al numero e alla composizione dei reagenti e delle sostanze finali
1. Reazioni di connessione
Nelle reazioni di un composto da più sostanze reagenti di composizione relativamente semplice, si ottiene una sostanza di composizione più complessa:
Di norma, queste reazioni sono accompagnate da rilascio di calore, ad es. portano alla formazione di composti più stabili e meno ricchi di energia.
Le reazioni della combinazione di sostanze semplici sono sempre di natura redox. Le reazioni di connessione che si verificano tra sostanze complesse possono verificarsi senza cambiamento di valenza:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2,
ed essere classificati come redox:
2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3.
2. Reazioni di decomposizione
Le reazioni di decomposizione portano alla formazione di diversi composti da una sostanza complessa:
A = B + C + D.
I prodotti della decomposizione di una sostanza complessa possono essere sia sostanze semplici che complesse.
Tra le reazioni di decomposizione che si verificano senza modificare gli stati di valenza, va notato la decomposizione di idrati cristallini, basi, acidi e sali di acidi contenenti ossigeno:
| A | ||
| 4HNO 3 | = | 2H2O + 4NO2O + O2O. |
2AgNO3 \u003d 2Ag + 2NO2 + O2,
(NH 4) 2Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.
Particolarmente caratteristiche sono le reazioni redox di decomposizione per i sali dell'acido nitrico.
Le reazioni di decomposizione in chimica organica sono chiamate cracking:
C 18 H 38 \u003d C 9 H 18 + C 9 H 20,
o deidrogenazione
C4H10 \u003d C4H6 + 2H2.
3. Reazioni di sostituzione
Nelle reazioni di sostituzione, solitamente una sostanza semplice interagisce con una complessa, formando un'altra sostanza semplice e un'altra complessa:
A + BC = AB + C.
Queste reazioni nella stragrande maggioranza appartengono a reazioni redox:
2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3,
Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2,
2KBr + Cl 2 \u003d 2KCl + Br 2,
2KSlO3 + l2 = 2KlO3 + Cl2.
Gli esempi di reazioni di sostituzione che non sono accompagnate da un cambiamento negli stati di valenza degli atomi sono estremamente pochi. Va notato la reazione del biossido di silicio con sali di acidi contenenti ossigeno, che corrispondono ad anidridi gassose o volatili:
CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2,
Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 \u003d ZCaSiO 3 + P 2 O 5,
A volte queste reazioni sono considerate reazioni di scambio:
CH4 + Cl2 = CH3Cl + Hcl.
4. Reazioni di scambio
Reazioni di scambio Le reazioni tra due composti che scambiano i loro costituenti si chiamano:
AB + CD = AD + CB.
Se durante le reazioni di sostituzione si verificano processi redox, le reazioni di scambio avvengono sempre senza modificare lo stato di valenza degli atomi. Questo è il gruppo più comune di reazioni tra sostanze complesse: ossidi, basi, acidi e sali:
ZnO + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 O,
AgNO3 + KBr = AgBr + KNO3,
CrCl3 + ZNaOH = Cr(OH)3 + ZNaCl.
Un caso speciale di queste reazioni di scambio è reazioni di neutralizzazione:
Hcl + KOH \u003d KCl + H 2 O.
Tipicamente, queste reazioni obbediscono alle leggi dell'equilibrio chimico e procedono nella direzione in cui almeno una delle sostanze viene rimossa dalla sfera di reazione sotto forma di sostanza gassosa e volatile, precipitato o composto a bassa dissociazione (per le soluzioni):
NaHCO 3 + Hcl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2,
Ca (HCO 3) 2 + Ca (OH) 2 \u003d 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O,
CH 3 COONa + H 3 RO 4 \u003d CH 3 COOH + NaH 2 RO 4.
5. Reazioni di trasferimento.
Nelle reazioni di trasferimento un atomo o un gruppo di atomi passa da un'unità strutturale all'altra:
AB + BC \u003d A + B 2 C,
A2B + 2CB2 = DIA2 + DIA3.
Per esempio:
2AgCl + SnCl 2 \u003d 2Ag + SnCl 4,
H2O + 2NO2 \u003d HNO2 + HNO3.
Classificazione delle reazioni in base alle caratteristiche della fase
A seconda dello stato di aggregazione delle sostanze reagenti si distinguono le seguenti reazioni:
1. Reazioni dei gas
| H2+Cl2 | 2HCl. |
2. Reazioni in soluzioni
NaOH (p-p) + Hcl (p-p) \u003d NaCl (p-p) + H 2 O (l)
3. Reazioni tra solidi
| A | ||
| CaO (tv) + SiO2 (tv) | = | CaSiO3 (TV) |
Classificazione delle reazioni in base al numero di fasi.
Per fase si intende un insieme di parti omogenee di un sistema con le stesse proprietà fisiche e chimiche e separate tra loro da un'interfaccia.
Da questo punto di vista, l’intera varietà di reazioni può essere divisa in due classi:
1. Reazioni omogenee (monofase). Questi includono reazioni che si verificano nella fase gassosa e una serie di reazioni che si verificano in soluzioni.
2. Reazioni eterogenee (multifase). Questi includono reazioni in cui i reagenti e i prodotti di reazione si trovano in fasi diverse. Per esempio:
Reazioni in fase gas-liquido
CO2 (g) + NaOH (p-p) = NaHCO3 (p-p).
Reazioni gas-fase solida
CO 2 (g) + CaO (tv) \u003d CaCO 3 (tv).
Reazioni in fase liquida-solida
Na 2 SO 4 (soluzione) + BaCl 3 (soluzione) \u003d BaSO 4 (tv) ↓ + 2NaCl (p-p).
Reazioni in fase liquida-gas-solida
Ca (HCO 3) 2 (soluzione) + H 2 SO 4 (soluzione) \u003d CO 2 (r) + H 2 O (l) + CaSO 4 (tv) ↓.
Classificazione delle reazioni in base al tipo di particelle trasportate
1. Reazioni protolitiche.
A reazioni protolitiche includono processi chimici, la cui essenza è il trasferimento di un protone da un reagente a un altro.
Questa classificazione si basa sulla teoria protolitica degli acidi e delle basi, secondo la quale un acido è qualsiasi sostanza che dona un protone, e una base è una sostanza che può accettare un protone, ad esempio:
Le reazioni protolitiche includono reazioni di neutralizzazione e idrolisi.
2. Reazioni redox.
Questi includono reazioni in cui i reagenti scambiano elettroni, modificando allo stesso tempo lo stato di ossidazione degli atomi degli elementi che compongono i reagenti. Per esempio:
Zn + 2H + → Zn 2 + + H 2 ,
FeS2 + 8HNO3 (conc) = Fe(NO3)3 + 5NO + 2H2SO4 + 2H2O,
La stragrande maggioranza delle reazioni chimiche sono redox, svolgono un ruolo estremamente importante.
3. Reazioni di scambio di ligandi.
Questi includono reazioni durante le quali una coppia di elettroni viene trasferita con la formazione di un legame covalente mediante il meccanismo donatore-accettore. Per esempio:
Cu(NO3)2 + 4NH3 = (NO3)2,
Fe + 5CO = ,
Al(OH)3 + NaOH = .
Una caratteristica delle reazioni di scambio di ligandi è che la formazione di nuovi composti, detti complessi, avviene senza variazione dello stato di ossidazione.
4. Reazioni di scambio atomico-molecolare.
Questo tipo di reazioni comprende molte delle reazioni di sostituzione studiate in chimica organica, che procedono secondo il meccanismo radicalico, elettrofilo o nucleofilo.
Reazioni chimiche reversibili e irreversibili
Reversibili sono quei processi chimici i cui prodotti sono in grado di reagire tra loro nelle stesse condizioni in cui si ottengono, con la formazione di sostanze di partenza.
Per le reazioni reversibili, l'equazione è solitamente scritta come segue:
Due frecce dirette in modo opposto indicano che nelle stesse condizioni, sia la reazione diretta che quella inversa procedono simultaneamente, ad esempio:
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOS 2 H 5 + H 2 O.
Irreversibili sono tali processi chimici, i cui prodotti non sono in grado di reagire tra loro con la formazione di sostanze di partenza. Esempi di reazioni irreversibili sono la decomposizione del sale Bertolet quando riscaldato:
2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2,
o ossidazione del glucosio con ossigeno atmosferico:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O.