Wstęp
1. Ogólna koncepcja reakcji chemicznej
2. Klasyfikacja reakcji chemicznych
Wniosek
Bibliografia
Wstęp
Najbardziej interesującą rzeczą w otaczającym nas świecie jest to, że nieustannie się zmienia.
pojęcie « Reakcja chemiczna » - druga główna koncepcja chemii. W każdej sekundzie na świecie zachodzi niezliczona ilość reakcji, w wyniku których jedna substancja zamienia się w drugą. Niektóre reakcje możemy bezpośrednio obserwować, na przykład rdzewienie żelaznych przedmiotów, krzepnięcie krwi i spalanie paliwa samochodowego.
Jednocześnie zdecydowana większość reakcji pozostaje niewidoczna, ale to one determinują właściwości otaczającego nas świata.
Aby uświadomić sobie swoje miejsce w świecie i nauczyć się nim zarządzać, człowiek musi głęboko zrozumieć naturę tych reakcji i prawa, jakim się one podporządkowują. Zadaniem współczesnej chemii jest badanie funkcji substancji w złożonych układach chemicznych i biologicznych, analiza zależności między strukturą substancji a jej funkcjami oraz synteza substancji o zadanych funkcjach.
Tak więc wokół człowieka zachodzi wiele reakcji chemicznych, zachodzą one stale. Co należy zrobić, aby nie pomylić się w całej gamie reakcji chemicznych? Naucz się je klasyfikować i identyfikować istotne cechy klas.
Cel pracy: rozważenie pojęcia „reakcja chemiczna” oraz usystematyzowanie i uogólnienie wiedzy na temat klasyfikacji reakcji chemicznych.
Praca składa się ze wstępu, dwóch rozdziałów, zakończenia oraz spisu literatury. Całkowita objętość pracy wynosi 14 stron.
1. Ogólna koncepcja reakcji chemicznej
Reakcja chemiczna to przemiana jednej substancji w drugą. Definicja ta wymaga jednak istotnego uzupełnienia.
Na przykład w reaktorze jądrowym lub w akceleratorze niektóre substancje są również przekształcane w inne, ale takie przemiany nie nazywają się chemicznymi. O co tu chodzi? Reakcje jądrowe zachodzą w reaktorze jądrowym. Polegają one na tym, że jądra pierwiastków zderzając się z cząstkami wysokoenergetycznymi (mogą to być neutrony, protony i jądra innych pierwiastków) rozbijają się na fragmenty, które stanowią jądra innych pierwiastków. Możliwe jest także łączenie jąder ze sobą. Te nowe jądra otrzymują następnie elektrony ze środowiska i w ten sposób zostaje zakończone tworzenie dwóch lub więcej nowych substancji. Wszystkie te substancje są elementami układu okresowego. W przeciwieństwie do reakcji jądrowych, w reakcjach chemicznych rdzenie nie są dotknięte atomy. Wszelkie zmiany zachodzą jedynie na zewnętrznych powłokach elektronowych. Niektóre wiązania chemiczne zostają zerwane, a inne powstają.
Zatem, reakcje chemiczne Zjawiska nazywane są zjawiskami, w których niektóre substancje o określonym składzie i właściwościach ulegają przemianie w inne substancje - o innym składzie i innych właściwościach. Jednocześnie nie zachodzą żadne zmiany w składzie jąder atomowych.
Podkreślmy oznaki i warunki reakcji chemicznych (ryc. 1, 2).
Rysunek 1 - Oznaki reakcji chemicznych
Rysunek 2 - Warunki prowadzenia reakcji chemicznych
Rozważmy typową reakcję chemiczną: spalanie gazu ziemnego (metanu) w tlenie z powietrza (reakcję tę można zaobserwować w domu, który ma kuchenkę gazową) na rycinie 3.
Rysunek 3 - Spalanie gazu ziemnego (metanu) w tlenie atmosferycznym
Metan CH 4 i tlen O 2 reagują ze sobą tworząc dwutlenek węgla CO 2 i wodę H 2 O. W tym przypadku wiązania między atomami C i H w cząsteczce metanu oraz między atomami tlenu w cząsteczce O 2 są złamany. W ich miejsce powstają nowe wiązania pomiędzy atomami C i O, H i O.
Rysunek 3 wyraźnie pokazuje, że dla pomyślnej realizacji odpowiedzi na jeden weź cząsteczkę metanu dwa cząsteczki tlenu. Jednak zapisywanie reakcji chemicznej za pomocą rysunków cząsteczek nie jest zbyt wygodne, dlatego do zapisywania reakcji chemicznych stosuje się skrócone wzory substancji - taki zapis nazywa się równanie reakcji chemicznej.
Rysunek 4 - Równanie reakcji
Równanie reakcji chemicznej pokazane na rysunku 3 jest następujące
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O
Liczba atomów różnych pierwiastków po lewej i prawej stronie równania jest taka sama. Po lewej stronie jeden atom węgla w cząsteczce metanu (CH 4), a po prawej - To samo znajdujemy atom węgla w składzie cząsteczki CO2. wszystkie cztery na pewno znajdziemy atomy wodoru po lewej stronie równania i po prawej - w składzie cząsteczek wody.
W równaniu reakcji chemicznej, aby wyrównać liczbę identycznych atomów w różnych częściach równania, szanse, które są zapisane zanim formuły substancji.
Rozważmy inną reakcję - konwersję tlenku wapnia CaO (wapno palone) do wodorotlenku wapnia Ca(OH) 2 (wapno gaszone) pod działaniem wody (ryc. 5).
Rysunek 5 - Tlenek wapnia CaO przyłącza cząsteczkę wody H 2 O
z utworzeniem wodorotlenku wapnia Ca (OH) 2
W przeciwieństwie do równań matematycznych, w równaniach reakcji chemicznych nie można zamieniać lewej i prawej strony. Substancje znajdujące się po lewej stronie równania reakcji chemicznej nazywane są odczynniki i po prawej stronie produkty reakcji .
Jeśli zamienimy lewą i prawą część równania z rysunku 5, otrzymamy równanie zupełnie inny Reakcja chemiczna
Ca (OH) 2 \u003d CaO + H 2 O
Jeżeli reakcja pomiędzy CaO i H 2 O (rys. 4) rozpoczyna się samoistnie i przebiega z wydzieleniem dużej ilości ciepła, to ostatnia reakcja, w której Ca(OH) 2 pełni rolę odczynnika, wymaga silnego ogrzewania. Dodajemy też, że reagentami i produktami niekoniecznie muszą być cząsteczki, ale także atomy – jeśli w reakcji bierze udział jakiś pierwiastek lub pierwiastki w czystej postaci, np.
H 2 + CuO \u003d Cu + H 2 O
W ten sposób doszliśmy do klasyfikacji reakcji chemicznych, którą rozważymy w następnym rozdziale.
2. Klasyfikacja reakcji chemicznych
W procesie studiowania chemii należy spotkać się z klasyfikacją reakcji chemicznych według różnych kryteriów (tabela 1).
Tabela 1 - Klasyfikacja reakcji chemicznych
| Przez efekt termiczny | egzotermiczny- przepływ z uwolnieniem energii 4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5 + Q; CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q |
| Endotermiczny- kontynuować absorpcję energii Cu(OH) 2 CuO + H 2 O - Q; C 8 H 18 C 8 H 16 + H 2 - Q | |
| Przez liczba i skład oryginału i utworzone substancje | Reakcje rozkładu- z jednej złożonej substancji powstaje kilka prostszych: CaCO 3 CaO + CO 2 C 2 H 5 OH → C 2 H 4 + H 2 O |
| Reakcje połączenia- jedna złożona substancja powstaje z kilku prostych lub złożonych substancji: 2H 2 + O 2 → 2H 2 OC 2 H 4 + H 2 → C 2 H 6 | |
| Reakcje podstawienia- atomy prostej substancji zastępują atomy jednego z pierwiastków w złożonej substancji: Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl | |
| Reakcje wymiany- dwie złożone substancje wymieniają części składowe: AgNO 3 + HCl \u003d AgCl ↓ + HNO 3 HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O | |
| Przez stan skupienia reagentów | Heterogeniczny- początkowe substancje i produkty reakcji znajdują się w różnych stanach skupienia: Fe (t) + CuCl 2 (roztwór) → Cu (t) + FeCl 2 (roztwór) 2Na (t) + 2C 2 H 5 OH (l) → 2C 2 H 5 ONa (roztwór) + H 2 (g) |
| jednorodny- materiały wyjściowe i produkty reakcji są w tym samym stanie agregacji: 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) | |
| Przez obecność katalizatora | katalityczny 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 Do 2 H 4 + H 2 Do 2 H 4 |
| Niekatalityczny S + O 2 SO 2 C 2 H 2 + 2Cl 2 → C 2 H 2 Cl 4 | |
| Przez kierunek | nieodwracalny- przepływ w tych warunkach tylko w jednym kierunku: H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 + 2HCl CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O |
| odwracalny- przepływ w tych warunkach jednocześnie w dwóch przeciwnych kierunkach: 3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3; C 2 H 4 + H 2 ↔ C 2 H 6 | |
| Przez zmiana stopnia utlenienia atomów pierwiastków | redoks- reakcje zachodzące wraz ze zmianą stopnia utlenienia: 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 - 2H3+1O-2H+1 |
| Nieutleniający-redukujący- reakcje, które zachodzą bez zmiany stopnia utlenienia: 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 |
Jak widać, istnieją różne sposoby klasyfikacji reakcji chemicznych, z których rozważymy bardziej szczegółowo.
Reakcja chemiczna to proces przemiany substancji, podczas którego obserwuje się zmianę ich struktury lub składu. W wyniku takiego procesu substancje początkowe, czyli odczynniki, przechodzą do produktów końcowych. Do chwili obecnej powstała bardzo jasna klasyfikacja reakcji chemicznych.
Opis reakcji za pomocą równań. Oznaki reakcji chemicznych
Istnieje kilka klasyfikacji, z których każda uwzględnia jedną lub więcej cech. Na przykład reakcje chemiczne można podzielić, zwracając uwagę na:
- ilość i skład odczynników i produktów końcowych;
- stan skupienia substancji początkowej i końcowej (postać gazowa, ciekła, stała);
- liczba faz;
- charakter cząstek przenoszonych podczas reakcji (jon, elektron);
- efekt termiczny;
- możliwość przebiegu reakcji w odwrotnym kierunku.
Warto zauważyć, że reakcje chemiczne są zwykle zapisywane za pomocą wzorów i równań. W tym przypadku lewa strona równania opisuje skład odczynników i charakter ich interakcji, a po prawej stronie widać produkty końcowe. Kolejną bardzo ważną kwestią jest to, że liczba atomów każdego pierwiastka po prawej i lewej stronie musi być równa. To jedyny sposób, aby się zachować
Jak już wspomniano, istnieje wiele klasyfikacji. Najczęściej stosowane zostaną omówione tutaj.
Klasyfikacja reakcji chemicznych ze względu na skład, ilość produktów początkowych i końcowych
Dochodzi do nich kilka substancji, które łączą się, tworząc bardziej złożoną substancję. W większości przypadków tej reakcji towarzyszy wydzielanie ciepła.
Odczynnikiem początkowym jest złożony związek, który w procesie rozkładu tworzy kilka prostszych substancji. Takie reakcje mogą być zarówno redoks, jak i zachodzić bez zmiany wartościowości.
Reakcje substytucji - reprezentują interakcję pomiędzy substancją złożoną i prostą. W tym procesie następuje podstawienie dowolnego atomu złożonej substancji. Schematycznie reakcję można przedstawić w następujący sposób:
A + BC = AB + C
Reakcja wymiany to proces, podczas którego dwa początkowe reagenty wymieniają między sobą części składowe. Na przykład:
AB + SD = AD + SW
Reakcje przeniesienia charakteryzują się przeniesieniem atomu lub grupy atomów z jednej substancji na drugą.
Klasyfikacja reakcji chemicznych: procesy odwracalne i nieodwracalne
Inną ważną cechą reakcji jest możliwość procesu odwrotnego.
Tak więc takie reakcje nazywane są odwracalnymi, których produkty mogą oddziaływać ze sobą, tworząc te same substancje początkowe. Z reguły cecha ta musi być wyświetlona w równaniu. W tym przypadku dwie przeciwnie skierowane strzałki są umieszczone pomiędzy lewą i prawą stroną równania.
Dzięki nieodwracalnej reakcji chemicznej jego produkty nie są w stanie ze sobą reagować - przynajmniej w normalnych warunkach.
Klasyfikacja reakcji chemicznych ze względu na efekt termiczny
Reakcje termochemiczne dzielą się na dwie główne grupy:
- procesy egzotermiczne, podczas których uwalniane jest ciepło (energia);
- procesy endotermiczne, które wymagają absorpcji energii z zewnątrz.
Klasyfikacja reakcji chemicznych ze względu na liczbę faz i cechy fazowe
Jak już wspomniano, substancje mają również ogromne znaczenie dla pełnej charakterystyki reakcji chemicznej. Według tych znaków zwyczajowo rozróżnia się:
- reakcje gazowe;
- reakcje w roztworach;
- procesy chemiczne pomiędzy
Jednak produkty początkowe i końcowe nie zawsze należą do jednego stanu skupienia. Dlatego reakcje są również klasyfikowane na podstawie liczby faz:
- reakcje jednofazowe, czyli jednorodne, to procesy, których produkty znajdują się w tym samym stanie (w większości przypadków reakcja taka przebiega albo w fazie gazowej, albo w roztworze);
- (wielofazowe) – odczynniki i produkty końcowe mogą znajdować się w różnych stanach agregacji.
W poprzednich artykułach klasyfikacje reakcji rozważano według następujących kryteriów:
1. Na podstawie zmian stopni utlenienia pierwiastków w cząsteczkach reagujących substancji wszystkie reakcje dzielą się na:
a) reakcje redoks (reakcje z przeniesieniem elektronu);
b) reakcje nieredoksowe (reakcje bez przeniesienia elektronu).
2. Według znaku efektu termicznego wszystkie reakcje dzielą się na:
a) egzotermiczny (podlegający wydzieleniu ciepła);
b) endotermiczny (podlegający absorpcji ciepła).
3. Na podstawie jednorodności układu reakcyjnego reakcje dzieli się na:
a) jednorodny (płynący w układzie jednorodnym);
b) heterogeniczny (płynący w układzie heterogenicznym).
4. W zależności od obecności lub braku katalizatora reakcje dzielą się na:
a) katalityczny (przechodzi z udziałem katalizatora);
b) niekatalityczny (bez katalizatora).
5. Na podstawie odwracalności wszystkie reakcje chemiczne dzielą się na:
a) nieodwracalny (płynący tylko w jednym kierunku);
b) odwracalny (płynący jednocześnie w kierunku do przodu i do tyłu).
Rozważmy inną powszechnie stosowaną klasyfikację.
Ze względu na liczbę i skład substancji wyjściowych (odczynników) i produktów reakcji można wyróżnić następujące najważniejsze rodzaje reakcji chemicznych:
a) reakcje złożone;
b) reakcje rozkładu;
c) reakcje podstawienia;
d) reakcje wymiany.
Reakcje połączenia- są to reakcje, w których z dwóch lub więcej substancji powstaje jedna substancja o bardziej złożonym składzie: A + B +…=D
Istnieje wiele reakcji łączenia prostych substancji (metale z niemetalami, niemetale z niemetalami), na przykład:
H2 + Cl2 \u003d 2HCl
Reakcje kombinacji prostych substancji są zawsze reakcjami redoks. Z reguły reakcje te są egzotermiczne.
Substancje złożone mogą również brać udział w reakcjach złożonych, na przykład:
CaO + SO 3 \u003d CaSO 4
K2O + H2O \u003d 2KOH
W podanych przykładach stany utlenienia pierwiastków nie zmieniają się w trakcie reakcji.
Istnieją również reakcje łączenia substancji prostych i złożonych, które są powiązane z reakcjami redoks, na przykład:
2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3
Reakcje rozkładu- są to reakcje, w wyniku których z jednej substancji złożonej powstają dwie lub więcej substancji prostszych: A \u003d B + C + ...
Produkty rozkładu substancji wyjściowej mogą być zarówno substancjami prostymi, jak i złożonymi, na przykład:
2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O
VaCO 3 \u003d BaO + CO 2
2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2
Reakcje rozkładu zwykle zachodzą podczas ogrzewania substancji i są reakcjami endotermicznymi. Podobnie jak reakcje złożone, reakcje rozkładu mogą przebiegać ze zmianą stopni utlenienia pierwiastków lub bez nich.
Reakcje podstawienia- są to reakcje pomiędzy substancjami prostymi i złożonymi, podczas których atomy substancji prostej mieszają się z atomami jednego z pierwiastków w cząsteczce substancji złożonej. W wyniku reakcji podstawienia powstaje nowa prosta i nowa złożona substancja:
A + BC = AC + B
Reakcje te są prawie zawsze reakcjami redoks. Na przykład:
Zn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H2
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
Istnieje niewielka liczba reakcji podstawienia, które obejmują złożone substancje i które zachodzą bez zmiany stopnia utlenienia pierwiastków, na przykład:
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + P 2 O 5
Reakcje wymiany- są to reakcje między dwiema złożonymi substancjami, których cząsteczki wymieniają swoje części składowe:
AB + CD= AD+ SW
Reakcje wymiany zawsze przebiegają bez przeniesienia elektronu, tj. nie są reakcjami redoks. Na przykład:
HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O
BaCl 2 + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 + 2HCl
W wyniku reakcji wymiany zwykle tworzy się osad (↓) lub substancja gazowa () lub słaby elektrolit (na przykład woda).
Reakcja chemiczna, czyli przemiana chemiczna, to proces, podczas którego z pewnych substancji różniących się składem chemicznym i strukturą powstają inne substancje.
Reakcje chemiczne klasyfikuje się według następujących kryteriów:
1) zmiana lub brak zmiany ilości odczynników i produktów reakcji. Na tej podstawie reakcje dzieli się na reakcje łączenia, rozkładu, podstawienia, wymiany.
Reakcja złożona to reakcja, w której dwie lub więcej substancji tworzą jedną nową substancję. Na przykład Fe + S → FeS.
Reakcja rozkładu to reakcja, podczas której z jednej substancji powstają dwie lub więcej nowych substancji. Na przykład CaCO3 → CaO + CO2.
Reakcja podstawienia to reakcja pomiędzy substancją prostą a złożoną, podczas której atomy substancji prostej zastępują atomy jednego z pierwiastków substancji złożonej, w wyniku czego powstaje nowa substancja prosta i nowa substancja złożona. Na przykład Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2.
Reakcja wymiany to reakcja, podczas której dwie złożone substancje wymieniają swoje składniki. Na przykład NaOH + HCl → NaCl + H2O.
2) Drugą oznaką klasyfikacji reakcji chemicznych jest zmiana lub brak zmiany stopni utlenienia pierwiastków tworzących reagujące substancje. Na tej podstawie reakcje dzieli się na reakcje redoks i te, które zachodzą bez zmiany stopni utlenienia pierwiastków. Na przykład Zn + S → ZnS (cynk plus es daje cynk-es). Jest to reakcja redoks, podczas której cynk oddaje dwa elektrony i uzyskuje stopień utlenienia +2: Zn0 - 2 → Zn +2, a siarka przyjmuje 2 elektrony i uzyskuje stopień utlenienia -2: S0 + 2 → S-2.
Proces oddawania elektronów przez substancje nazywa się utlenianiem, a proces przyjmowania elektronów nazywa się redukcją.
3) Trzeci znak klasyfikacji reakcji chemicznych to uwalnianie lub pochłanianie energii podczas reakcji. Na tej podstawie reakcje dzieli się na egzotermiczne (któremu towarzyszy wydzielanie ciepła) i endotermiczne (towarzyszy mu absorpcja ciepła).
4) Czwartym znakiem klasyfikacji reakcji chemicznych jest rodzaj jednego z odczynników. Na tej podstawie reakcje dzieli się na reakcje halogenów (oddziaływanie z chlorem, bromem), uwodornienia (dodanie cząsteczek wodoru), hydratację (dodanie cząsteczek wody), hydrolizę, nitrowanie.
5) Piątym znakiem klasyfikacji reakcji chemicznych jest obecność katalizatora. Na tej podstawie reakcje dzieli się na katalityczne (zachodzące tylko w obecności katalizatora) i niekatalityczne (zachodzące bez katalizatora).
6) Kolejną oznaką klasyfikacji reakcji chemicznych jest postęp reakcji do końca. Na tej podstawie reakcje dzieli się na odwracalne i nieodwracalne.
Istnieją inne klasyfikacje reakcji chemicznych. Wszystko zależy od tego, na jakim kryterium się opierają.
Właściwości chemiczne substancji ujawniają się w różnych reakcjach chemicznych.
Nazywa się przemiany substancji, którym towarzyszy zmiana ich składu i (lub) struktury reakcje chemiczne. Często spotyka się następującą definicję: Reakcja chemiczna Nazywa się proces przemiany substancji wyjściowych (odczynników) w substancje końcowe (produkty).
Reakcje chemiczne zapisuje się za pomocą równań chemicznych i schematów zawierających wzory substancji wyjściowych i produktów reakcji. W równaniach chemicznych, w przeciwieństwie do schematów, liczba atomów każdego pierwiastka jest taka sama po lewej i prawej stronie, co odzwierciedla prawo zachowania masy.
Po lewej stronie równania zapisano wzory substancji wyjściowych (odczynników), po prawej - substancji powstałych w wyniku reakcji chemicznej (produkty reakcji, substancje końcowe). Znak równości łączący lewą i prawą stronę wskazuje, że całkowita liczba atomów substancji biorących udział w reakcji pozostaje stała. Osiąga się to poprzez umieszczenie przed wzorami całkowitych współczynników stechiometrycznych, pokazujących stosunki ilościowe pomiędzy reagentami i produktami reakcji.
Równania chemiczne mogą zawierać dodatkowe informacje o cechach reakcji. Jeżeli reakcja chemiczna przebiega pod wpływem czynników zewnętrznych (temperatura, ciśnienie, promieniowanie itp.), jest to sygnalizowane odpowiednim symbolem, zwykle umieszczonym nad (lub „pod”) znakiem równości.
Ogromną liczbę reakcji chemicznych można pogrupować w kilka typów reakcji, które charakteryzują się dobrze określonymi cechami.
Jak cechy klasyfikacyjne można wybrać:
1. Liczba i skład materiałów wyjściowych i produktów reakcji.
2. Stan skupienia reagentów i produktów reakcji.
3. Liczba faz, w których znajdują się uczestnicy reakcji.
4. Charakter przenoszonych cząstek.
5. Możliwość przebiegu reakcji w kierunku do przodu i do tyłu.
6. Znak efektu termicznego dzieli wszystkie reakcje na: egzotermiczny reakcje przebiegające z efektem egzo - uwolnienie energii w postaci ciepła (Q> 0, ∆H<0):
C + O 2 \u003d CO 2 + Q
I endotermiczny reakcje przebiegające z efektem endo – absorpcją energii w postaci ciepła (Q<0, ∆H >0):
N 2 + O 2 \u003d 2NO - Q.
Takie reakcje są termochemiczny.
Rozważmy bardziej szczegółowo każdy z rodzajów reakcji.
Klasyfikacja ze względu na liczbę i skład odczynników i substancji końcowych
1. Reakcje przyłączeniowe
W reakcjach związku z kilku reagujących substancji o stosunkowo prostym składzie otrzymuje się jedną substancję o bardziej złożonym składzie:
Z reguły reakcjom tym towarzyszy wydzielanie ciepła, tj. prowadzą do powstania bardziej stabilnych i mniej bogatych w energię związków.
Reakcje kombinacji prostych substancji mają zawsze charakter redoks. Reakcje łączenia zachodzące pomiędzy substancjami złożonymi mogą zachodzić zarówno bez zmiany wartościowości:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2,
i sklasyfikować jako redoks:
2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3.
2. Reakcje rozkładu
Reakcje rozkładu prowadzą do powstania kilku związków z jednej złożonej substancji:
A = B + C + D.
Produkty rozkładu substancji złożonej mogą być zarówno substancjami prostymi, jak i złożonymi.
Spośród reakcji rozkładu zachodzących bez zmiany stanów wartościowości należy zauważyć rozkład krystalicznych hydratów, zasad, kwasów i soli kwasów zawierających tlen:
| Do | ||
| 4HNO 3 | = | 2H 2O + 4NO 2 O + O 2 O. |
2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2,
(NH 4) 2Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.
Szczególnie charakterystyczne są reakcje redoks rozkładu soli kwasu azotowego.
Reakcje rozkładu w chemii organicznej nazywane są krakingiem:
C 18 H. 38 \u003d C 9 H. 18 + C 9 H. 20,
lub odwodornienie
C 4 H. 10 \u003d C 4 H. 6 + 2H 2.
3. Reakcje podstawienia
W reakcjach podstawienia zwykle substancja prosta oddziałuje ze złożoną, tworząc kolejną substancję prostą i kolejną złożoną:
A + BC = AB + C.
Reakcje te w zdecydowanej większości należą do reakcji redoks:
2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3,
Zn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H2,
2KBr + Cl 2 \u003d 2KCl + Br 2,
2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2.
Przykłady reakcji podstawienia, którym nie towarzyszy zmiana stanów walencyjnych atomów, jest niezwykle nieliczna. Należy zauważyć reakcję dwutlenku krzemu z solami kwasów zawierających tlen, które odpowiadają bezwodnikom gazowym lub lotnym:
CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2,
Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 \u003d ZCaSiO 3 + P 2 O 5,
Czasami te reakcje są uważane za reakcje wymiany:
CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + Hcl.
4. Reakcje wymiany
Reakcje wymiany Reakcje między dwoma związkami, podczas których następuje wymiana składników, nazywane są:
AB + CD = AD + CB.
Jeśli podczas reakcji podstawienia zachodzą procesy redoks, wówczas reakcje wymiany zawsze zachodzą bez zmiany stanu wartościowości atomów. Jest to najczęstsza grupa reakcji pomiędzy substancjami złożonymi - tlenkami, zasadami, kwasami i solami:
ZnO + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 O,
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3,
CrCl3 + ZNaOH = Cr(OH)3 + ZNaCl.
Szczególnym przypadkiem tych reakcji wymiany jest reakcje neutralizacji:
Hcl + KOH \u003d KCl + H2O.
Zazwyczaj reakcje te podlegają prawom równowagi chemicznej i przebiegają w kierunku, w którym przynajmniej jedna z substancji zostanie usunięta ze sfery reakcji w postaci gazowej, lotnej substancji, osadu lub związku o niskiej dysocjacji (dla roztworów):
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. Reakcje przeniesienia.
W reakcjach przeniesienia atom lub grupa atomów przechodzi z jednej jednostki strukturalnej do drugiej:
AB + BC \u003d A + B 2 C,
A 2 B + 2CB 2 = DIA 2 + DIA 3.
Na przykład:
2AgCl + SnCl 2 \u003d 2Ag + SnCl 4,
H 2 O + 2NO 2 \u003d HNO 2 + HNO 3.
Klasyfikacja reakcji ze względu na cechy fazowe
W zależności od stanu skupienia reagujących substancji wyróżnia się następujące reakcje:
1. Reakcje gazowe
| H2 + Cl2 | 2HCl. |
2. Reakcje w roztworach
NaOH (p-p) + Hcl (p-p) \u003d NaCl (p-p) + H2O (l)
3. Reakcje pomiędzy ciałami stałymi
| Do | ||
| CaO (telewizor) + SiO2 (telewizor) | = | CaSiO3 (telewizja) |
Klasyfikacja reakcji ze względu na liczbę faz.
Przez fazę rozumie się zbiór jednorodnych części układu o tych samych właściwościach fizycznych i chemicznych, oddzielonych od siebie powierzchnią międzyfazową.
Z tego punktu widzenia całą gamę reakcji można podzielić na dwie klasy:
1. Reakcje jednorodne (jednofazowe). Należą do nich reakcje zachodzące w fazie gazowej oraz szereg reakcji zachodzących w roztworach.
2. Reakcje heterogeniczne (wielofazowe). Należą do nich reakcje, w których reagenty i produkty reakcji znajdują się w różnych fazach. Na przykład:
reakcje fazowe gaz-ciecz
CO2 (g) + NaOH (p-p) = NaHCO3 (p-p).
reakcje w fazie gaz-ciało stałe
CO 2 (g) + CaO (tv) \u003d CaCO 3 (tv).
reakcje w fazie ciekłej i stałej
Na2SO4 (roztwór) + BaCl3 (roztwór) \u003d BaSO4 (tv) ↓ + 2NaCl (p-p).
reakcje ciecz-gaz-faza stała
Ca (HCO 3) 2 (roztwór) + H 2 SO 4 (roztwór) \u003d CO 2 (r) + H 2 O (l) + CaSO 4 (tv) ↓.
Klasyfikacja reakcji ze względu na rodzaj przenoszonych cząstek
1. Reakcje protolityczne.
DO reakcje protolityczne obejmują procesy chemiczne, których istotą jest przeniesienie protonu z jednego reagenta na drugi.
Klasyfikacja ta opiera się na protolitycznej teorii kwasów i zasad, zgodnie z którą kwas to każda substancja oddająca proton, a zasada to substancja mogąca przyjąć proton, na przykład:
Reakcje protolityczne obejmują reakcje zobojętniania i hydrolizy.
2. Reakcje redoks.
Należą do nich reakcje, w których reagenty wymieniają elektrony, zmieniając jednocześnie stopień utlenienia atomów pierwiastków tworzących reagenty. Na przykład:
Zn + 2H + → Zn 2 + + H 2 ,
FeS 2 + 8HNO 3 (stęż.) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O,
Zdecydowana większość reakcji chemicznych to reakcje redoks, odgrywają one niezwykle ważną rolę.
3. Reakcje wymiany ligandów.
Należą do nich reakcje, podczas których para elektronów jest przenoszona z utworzeniem wiązania kowalencyjnego przez mechanizm donor-akceptor. Na przykład:
Cu(NO 3) 2 + 4NH 3 = (NO 3) 2,
Fe + 5CO = ,
Al(OH)3 + NaOH = .
Charakterystyczną cechą reakcji wymiany ligandów jest to, że powstawanie nowych związków, zwanych złożonymi, zachodzi bez zmiany stopnia utlenienia.
4. Reakcje wymiany atomowo-molekularnej.
Ten typ reakcji obejmuje wiele reakcji podstawienia badanych w chemii organicznej, które przebiegają zgodnie z mechanizmem rodnikowym, elektrofilowym lub nukleofilowym.
Odwracalne i nieodwracalne reakcje chemiczne
Odwracalne są takie procesy chemiczne, których produkty mogą reagować ze sobą w takich samych warunkach, w jakich są otrzymywane, z utworzeniem substancji wyjściowych.
W przypadku reakcji odwracalnych równanie zwykle zapisuje się w następujący sposób:
Dwie przeciwnie skierowane strzałki wskazują, że w tych samych warunkach zachodzą jednocześnie reakcje do przodu i do tyłu, na przykład:
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOS 2 H 5 + H 2 O.
Nieodwracalne są takie procesy chemiczne, których produkty nie są w stanie reagować ze sobą tworząc substancje wyjściowe. Przykładami nieodwracalnych reakcji jest rozkład soli Bertolet podczas ogrzewania:
2KS1O3 → 2KSl + ZO2,
lub utlenianie glukozy tlenem atmosferycznym:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O.