Chemická reakcia je proces premeny látok, pri ktorom sa pozoruje zmena ich štruktúry alebo zloženia. Výsledkom takéhoto procesu je, že počiatočné látky alebo činidlá prechádzajú do konečných produktov. K dnešnému dňu bola vytvorená veľmi jasná klasifikácia chemické reakcie.

Opis reakcií pomocou rovníc. Známky chemických reakcií

Existuje niekoľko klasifikácií, z ktorých každá zohľadňuje jednu alebo viac funkcií. Napríklad chemické reakcie možno rozdeliť tak, že sa bude venovať pozornosť:

• množstvo a zloženie činidiel a konečných produktov;
• stav agregácie východiskových a konečných látok (plyn, kvapalina, tuhá forma);
• počet fáz;
• charakter častíc, ktoré sa prenášajú počas reakcie (ión, elektrón);
• tepelný efekt;
• možnosť, že reakcia bude prebiehať v opačnom smere.

Stojí za zmienku, že chemické reakcie sa zvyčajne píšu pomocou vzorcov a rovníc. V čom ľavá strana rovnica popisuje zloženie reaktantov a charakter ich interakcie a na pravej strane môžete vidieť konečné produkty. Ďalší veľmi dôležitý bod- počet atómov každého prvku v pravej a ľavej časti musí byť rovnaký. Toto je jediný spôsob, ako udržať

Ako už bolo spomenuté, existuje veľa klasifikácií. Tu budú diskutované najčastejšie používané.

Klasifikácia chemických reakcií podľa zloženia, množstva východiskových a konečných produktov

Vstupuje do nich viacero látok, ktoré sa spájajú a vytvárajú zložitejšiu látku. Vo väčšine prípadov je táto reakcia sprevádzaná uvoľňovaním tepla.

Počiatočné činidlo je komplexná zlúčenina, ktorá v procese rozkladu vytvára niekoľko jednoduchších látok. Takéto reakcie môžu byť redoxné a môžu prebiehať bez zmeny valencie.

Substitučné reakcie – predstavujú interakciu medzi zložitou a jednoduchou látkou. V tomto procese dochádza k substitúcii ktoréhokoľvek atómu komplexnej látky. Schematicky možno reakciu znázorniť takto:

A + BC = AB + C

Výmenná reakcia je proces, počas ktorého si dva počiatočné reaktanty navzájom vymieňajú základné zložky. Napríklad:

AB + SD = AD + SW

Prenosové reakcie sú charakterizované prenosom atómu alebo skupiny atómov z jednej látky na druhú.

Klasifikácia chemických reakcií: vratné a nevratné procesy

Ďalšou dôležitou charakteristikou reakcií je možnosť reverzného procesu.

Takéto reakcie sa nazývajú reverzibilné, ktorých produkty môžu navzájom interagovať a vytvárať rovnaké počiatočné látky. Spravidla musí byť táto vlastnosť zobrazená v rovnici. V tomto prípade medzi ľavým a pravá strana rovnice umiestnia dve opačne smerujúce šípky.

Pri nezvratnej chemickej reakcii nie sú jeho produkty schopné medzi sebou reagovať – aspoň vtedy normálnych podmienkach.

Klasifikácia chemických reakcií podľa tepelný efekt

Termochemické reakcie sú rozdelené do dvoch hlavných skupín:

• exotermické procesy, počas ktorých sa uvoľňuje teplo (energia);
• endotermické procesy, ktoré vyžadujú pohlcovanie energie zvonku.

Klasifikácia chemických reakcií podľa počtu fáz a fázových charakteristík

Ako už bolo spomenuté, veľký význam majú aj látky pre úplné charakteristiky chemická reakcia. Podľa týchto znakov je obvyklé rozlišovať:

• reakcie plynov;
• reakcie v roztokoch;
• chemické procesy medzi

Počiatočné a konečné produkty však nie vždy patria do jedného stavu agregácie. Preto sú reakcie klasifikované aj podľa počtu fáz:

• jednofázové alebo homogénne reakcie sú procesy, ktorých produkty sú v rovnakom stave (vo väčšine prípadov takáto reakcia prebieha buď v plynnej fáze alebo v roztoku);
• (viacfázové) - činidlá a konečné produkty môžu byť v rôznom stave agregácie.

Chemické reakcie treba odlíšiť od jadrových reakcií. V dôsledku chemických reakcií celkový počet atómy každého chemického prvku a jeho izotopové zloženie sa nemenia. Ďalšou záležitosťou sú jadrové reakcie - procesy transformácie atómových jadier v dôsledku ich interakcie s inými jadrami alebo elementárnymi časticami, napríklad transformácia hliníka na horčík:

27 13 Al + 1 1 H \u003d 24 12 Mg + 4 2 He

Klasifikácia chemických reakcií je mnohostranná, to znamená, že môže byť založená na rôzne znaky. Ale pod ktorýmkoľvek z týchto znakov možno pripísať reakcie medzi anorganickými a medzi organickými látkami.

Zvážte klasifikáciu chemických reakcií podľa rôznych kritérií.

I. Podľa počtu a zloženia reaktantov

Reakcie, ktoré prebiehajú bez zmeny zloženia látok.

V nie organická chémia takéto reakcie zahŕňajú procesy získavania alotropných modifikácií jedného chemického prvku, napríklad:

C (grafit) ↔ C (diamant)
S (rombický) ↔ S (monoklinický)
R (biela) ↔ R (červená)
Sn (biely cín) ↔ Sn (sivý cín)
3O 2 (kyslík) ↔ 2O 3 (ozón)

V organickej chémii môže tento typ reakcií zahŕňať izomerizačné reakcie, ktoré sa vyskytujú bez zmeny nielen kvalitatívneho, ale aj kvantitatívneho zloženia molekúl látok, napríklad:

1. Izomerizácia alkánov.

Reakcia izomerizácie alkánov má veľký praktický význam, pretože uhľovodíky izoštruktúry majú nižšiu schopnosť detonácie.

2. Izomerizácia alkénov.

3. Izomerizácia alkínov (reakcia A. E. Favorského).

CH 3 - CH 2 - C \u003d - CH ↔ CH 3 - C \u003d - C- CH 3

etylacetylén dimetylacetylén

4. Izomerizácia halogénalkánov (A. E. Favorsky, 1907).

5. Izomerizácia kyanitu amónneho pri zahrievaní.

Prvýkrát močovinu syntetizoval F. Wehler v roku 1828 izomerizáciou kyanátu amónneho pri zahrievaní.

Reakcie, ktoré súvisia so zmenou zloženia látky

Existujú štyri typy takýchto reakcií: zlúčeniny, rozklady, substitúcie a výmeny.

1. Spojovacie reakcie sú také reakcie, pri ktorých z dvoch alebo viacerých látok vzniká jedna komplexná látka

V anorganickej chémii možno uvažovať o celej škále reakcií zlúčenín, napríklad pomocou príkladu reakcií na získanie kyseliny sírovej zo síry:

1. Získanie oxidu sírového (IV):

S + O 2 \u003d SO - jedna komplexná látka sa tvorí z dvoch jednoduchých látok.

2. Získanie oxidu sírového (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - z jednoduchej a zloženej látky vzniká jedna zložitá látka.

3. Získanie kyseliny sírovej:

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 - jeden komplex sa tvorí z dvoch komplexných látok.

Príkladom zloženej reakcie, pri ktorej sa z viac ako dvoch východiskových materiálov vytvorí jedna komplexná látka, je konečná fáza výroby kyseliny dusičnej:

4NO2 + O2 + 2H20 \u003d 4HNO3

V organickej chémii sa zložené reakcie bežne označujú ako "adičné reakcie". Celú škálu takýchto reakcií možno zvážiť na príklade bloku reakcií charakterizujúcich vlastnosti nenasýtených látok, napríklad etylénu:

1. Hydrogenačná reakcia - pridanie vodíka:

CH2 \u003d CH2 + H2 → H3-CH3

etén → etán

2. Hydratačná reakcia - pridanie vody.

3. Polymerizačná reakcia.

2. Rozkladné reakcie sú také reakcie, pri ktorých z jednej komplexnej látky vzniká niekoľko nových látok.

V anorganickej chémii možno v bloku reakcií na získanie kyslíka laboratórnymi metódami zvážiť celú škálu takýchto reakcií:

1. Rozklad oxidu ortutnatého (II) - z jednej komplexnej látky vznikajú dva jednoduché.

2. Rozklad dusičnanu draselného - z jednej komplexnej látky vzniká jedna jednoduchá a jedna komplexná.

3. Rozklad manganistanu draselného - z jednej komplexnej látky vznikajú dve zložité a jedna jednoduchá, čiže tri nové látky.

V organickej chémii je možné uvažovať o rozkladných reakciách na bloku reakcií na výrobu etylénu v laboratóriu a priemysle:

1. Reakcia dehydratácie (štiepenie vody) etanolu:

C2H5OH → CH2 \u003d CH2 + H20

2. Dehydrogenačná reakcia (štiepenie vodíka) etánu:

CH3-CH3 → CH2 \u003d CH2 + H2

alebo CH3-CH3 -> 2C + ZH2

3. Krakovacia reakcia (štiepenie) propánu:

CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + CH 4

3. Substitučné reakcie sú také reakcie, ktorých výsledkom sú atómy jednoduchá látka nahradiť atómy prvku v komplexnej látke.

V anorganickej chémii je príkladom takýchto procesov blok reakcií, ktoré charakterizujú vlastnosti napríklad kovov:

1. Interakcia alkalických kovov alebo kovov alkalických zemín s vodou:

2Na + 2H20 \u003d 2NaOH + H2

2. Interakcia kovov s kyselinami v roztoku:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

3. Interakcia kovov so soľami v roztoku:

Fe + CuSO4 = FeS04 + Cu

4. Metalthermy:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr

Predmetom štúdia organickej chémie nie sú jednoduché látky, ale iba zlúčeniny. Preto ako príklad substitučnej reakcie uvádzame najcharakteristickejšiu vlastnosť nasýtených zlúčenín, najmä metánu, schopnosť ich vodíkových atómov nahradiť atómami halogénu. Ďalším príkladom je bromácia aromatickej zlúčeniny (benzén, toluén, anilín).

C6H6 + Br2 -> C6H5Br + HBr

benzén → brómbenzén

Venujme pozornosť zvláštnosti substitučnej reakcie pri organickej hmoty: v dôsledku takýchto reakcií nevzniká jednoduchá a zložitá látka ako v anorganickej chémii, ale dve zložité látky.

V organickej chémii substitučné reakcie zahŕňajú aj niektoré reakcie medzi dvoma komplexnými látkami, napríklad nitráciu benzénu. Je to formálne výmenná reakcia. Skutočnosť, že ide o substitučnú reakciu, je zrejmá až pri zvážení jej mechanizmu.

4. Výmenné reakcie sú také reakcie, pri ktorých si dve zložité látky vymieňajú svoje zložky

Tieto reakcie charakterizujú vlastnosti elektrolytov a prebiehajú v roztokoch podľa Bertholletovho pravidla, teda len vtedy, ak sa v dôsledku toho vytvorí zrazenina, plyn alebo látka s nízkou disociáciou (napríklad H 2 O).

V anorganickej chémii to môže byť blok reakcií charakterizujúcich napríklad vlastnosti alkálií:

1. Neutralizačná reakcia, ktorá je sprevádzaná tvorbou soli a vody.

2. Reakcia medzi alkáliou a soľou, ktorá je sprevádzaná tvorbou plynu.

3. Reakcia medzi alkáliou a soľou, ktorá prebieha s tvorbou zrazeniny:

СuSO 4 + 2 KOH \u003d Cu (OH) 2 + K 2 SO 4

alebo v iónovej forme:

Cu 2+ + 2OH - \u003d Cu (OH) 2

V organickej chémii možno uvažovať o bloku reakcií charakterizujúcich napríklad vlastnosti kyseliny octovej:

1. Reakcia prebiehajúca za vzniku slabého elektrolytu - H 2 O:

CH3COOH + NaOH → Na (CH3COO) + H20

2. Reakcia, ktorá sa spája s tvorbou plynu:

2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O

3. Reakcia prebiehajúca s tvorbou zrazeniny:

2CH 3 COOH + K 2 SO 3 → 2 K (CH 3 COO) + H 2 SO 3

2CH3COOH + SiO → 2CH3COO + H2SiO3

II. Zmenou oxidačných stavov chemické prvky, tvoriace látky

Na tomto základe sa rozlišujú tieto reakcie:

1. Reakcie, ku ktorým dochádza pri zmene oxidačných stavov prvkov, alebo redoxné reakcie.

Patria sem mnohé reakcie vrátane všetkých substitučných reakcií, ako aj reakcie kombinácie a rozkladu, na ktorých sa zúčastňuje aspoň jedna jednoduchá látka, napríklad:

1. Mg 0 + H + 2 SO 4 \u003d Mg + 2 SO 4 + H 2

2. 2Mg0+002 = Mg+20-2

Komplexné redoxné reakcie sú zostavené pomocou metódy elektrónovej rovnováhy.

2 KMn + 7 O 4 + 16 HCl - \u003d 2 KCl - + 2 Mn + 2 Cl - 2 + 5 Cl 0 2 + 8 H 2 O

V organickej chémii ukážkový príklad redoxné reakcie môžu slúžiť ako vlastnosti aldehydov.

1. Redukujú sa na zodpovedajúce alkoholy:

Aldecidy sa oxidujú na zodpovedajúce kyseliny:

2. Reakcie, ktoré prebiehajú bez zmeny oxidačných stavov chemických prvkov.

Patria sem napríklad všetky iónomeničové reakcie, ako aj mnohé zložené reakcie, mnohé rozkladné reakcie, esterifikačné reakcie:

HCOOH + CHgOH = HSOCH3 + H20

III. Tepelným efektom

Podľa tepelného účinku sa reakcie delia na exotermické a endotermické.

1. Exotermické reakcie prebiehajú s uvoľňovaním energie.

Patria sem takmer všetky zložené reakcie. vzácna výnimka predstavujú endotermické reakcie syntézy oxidu dusnatého (II) z dusíka a kyslíka a reakciu plynného vodíka s pevným jódom.

Exotermické reakcie, ktoré prebiehajú s uvoľňovaním svetla, sa označujú ako spaľovacie reakcie. Hydrogenácia etylénu je príkladom exotermickej reakcie. Beží pri izbovej teplote.

2. Endotermické reakcie prebiehajú s absorpciou energie.

Je zrejmé, že sa na ne budú vzťahovať takmer všetky rozkladné reakcie, napríklad:

1. Kalcinácia vápenca

2. Krakovanie butánu

Množstvo energie uvoľnenej alebo absorbovanej v dôsledku reakcie sa nazýva tepelný účinok reakcie a rovnica chemickej reakcie naznačujúca tento účinok sa nazýva termochemická rovnica:

H 2 (g) + C 12 (g) \u003d 2HC 1 (g) + 92,3 kJ

N2 (g) + O2 (g) \u003d 2NO (g) - 90,4 kJ

IV. Podľa stavu agregácie reagujúcich látok (fázové zloženie)

Podľa stavu agregácie reagujúcich látok existujú:

1. Heterogénne reakcie - reakcie, pri ktorých sú reaktanty a reakčné produkty v rôznom stave agregácie (v rôznych fázach).

2. Homogénne reakcie - reakcie, pri ktorých sú reaktanty a reakčné produkty v rovnakom stave agregácie (v jednej fáze).

V. Podľa účasti katalyzátora

Podľa účasti katalyzátora existujú:

1. Nekatalytické reakcie, ktoré prebiehajú bez účasti katalyzátora.

2. Katalytické reakcie prebiehajúce za účasti katalyzátora. Pretože všetky biochemické reakcie prebiehajúce v bunkách živých organizmov prebiehajú za účasti špeciálnych biologických katalyzátorov proteínovej povahy - enzýmov, všetky patria medzi katalytické alebo presnejšie enzymatické. Treba poznamenať, že viac ako 70 % chemického priemyslu používa katalyzátory.

VI. Smerom k

Podľa smeru sú:

1. Nezvratné reakcie prebiehajú za daných podmienok len jedným smerom. Patria sem všetky výmenné reakcie sprevádzané tvorbou zrazeniny, plynu alebo látky s nízkou disociáciou (voda) a všetky spaľovacie reakcie.

2. Reverzibilné reakcie za týchto podmienok prebiehajú súčasne v dvoch opačných smeroch. Väčšina týchto reakcií je.

V organickej chémii sa znak reverzibility odráža v názvoch - antonymách procesov:

Hydrogenácia - dehydrogenácia,

Hydratácia - dehydratácia,

Polymerizácia - depolymerizácia.

Všetky esterifikačné reakcie sú reverzibilné (opačný proces, ako viete, sa nazýva hydrolýza) a hydrolýza proteínov, esterov, sacharidov, polynukleotidov. Základom je reverzibilita týchto procesov najdôležitejšia vlastnosťživý organizmus – metabolizmus.

VII. Podľa mechanizmu toku existujú:

1. Medzi radikálmi a molekulami vznikajúcimi počas reakcie prebiehajú radikálové reakcie.

Ako už viete, pri všetkých reakciách sa staré lámu a tvoria sa nové. chemické väzby. Spôsob prerušenia väzby v molekulách východiskovej látky určuje mechanizmus (cestu) reakcie. Ak je látka tvorená kovalentnou väzbou, potom môžu existovať dva spôsoby prerušenia tejto väzby: hemolytická a heterolytická. Napríklad pre molekuly Cl 2, CH 4 atď. sa realizuje hemolytické pretrhnutie väzieb, čo povedie k vytvoreniu častíc s nespárovanými elektrónmi, tj voľnými radikálmi.

Radikály vznikajú najčastejšie pri prerušení väzieb, v ktorých sú spoločné elektrónové páry rozdelené medzi atómami približne rovnomerne (nepolárna kovalentná väzba), avšak podobným spôsobom sa môžu rozbiť aj mnohé polárne väzby, najmä ak reakcia prebieha v plynnej fáze a pod vplyvom svetla, ako napríklad v prípade vyššie diskutovaných procesov - interakcia C 12 a CH 4 -. Radikály sú vysoko reaktívne, pretože majú tendenciu dokončiť svoju elektrónovú vrstvu odoberaním elektrónu z iného atómu alebo molekuly. Napríklad, keď sa radikál chlóru zrazí s molekulou vodíka, rozbije zdieľaný elektrónový pár, ktorý viaže atómy vodíka a vytvorí kovalentnú väzbu s jedným z atómov vodíka. Druhý atóm vodíka, ktorý sa stáva radikálom, tvorí spoločný elektrónový pár s nespárovaným elektrónom atómu chlóru z kolabujúcej molekuly Cl 2, výsledkom čoho je chlórový radikál, ktorý atakuje novú molekulu vodíka atď.

Reakcie, ktoré sú reťazcom po sebe nasledujúcich transformácií, sa nazývajú reťazové reakcie. Za rozvoj teórie reťazových reakcií dostali Nobelovu cenu dvaja vynikajúci chemici - náš krajan N. N. Semenov a Angličan S. A. Hinshelwood.
Substitučná reakcia medzi chlórom a metánom prebieha podobne:

Väčšina spaľovacích reakcií organických a anorganických látok, syntéza vody, amoniaku, polymerizácia etylénu, vinylchloridu atď. prebieha podľa radikálového mechanizmu.

2. Iónové reakcie prebiehajú medzi iónmi už prítomnými alebo vytvorenými počas reakcie.

Typické iónové reakcie sú interakcie medzi elektrolytmi v roztoku. Ióny sa tvoria nielen pri disociácii elektrolytov v roztokoch, ale aj pri pôsobení elektrických výbojov, zahrievania alebo žiarenia. Napríklad γ-lúče premieňajú molekuly vody a metánu na molekulárne ióny.

Podľa iného iónového mechanizmu dochádza k reakciám adície halogenovodíkov, vodíka, halogénov na alkény, oxidácii a dehydratácii alkoholov, nahradeniu hydroxylu alkoholu halogénom; reakcie charakterizujúce vlastnosti aldehydov a kyselín. Ióny v tomto prípade vznikajú heterolytickým rozpadom kovalentných polárnych väzieb.

VIII. Podľa druhu energie

na spustenie reakcie sú:

1. Fotochemické reakcie. Sú iniciované svetelnou energiou. Okrem vyššie uvedených fotochemických procesov syntézy HCl či reakcie metánu s chlórom zahŕňajú produkciu ozónu v troposfére ako sekundárnej znečisťujúcej látky ovzdušia. V tomto prípade pôsobí ako primárny oxid dusnatý (IV), ktorý pôsobením svetla vytvára kyslíkové radikály. Tieto radikály interagujú s molekulami kyslíka, čo vedie k vzniku ozónu.

Tvorba ozónu pokračuje, pokiaľ je dostatok svetla, pretože NO môže interagovať s molekulami kyslíka za vzniku rovnakého NO 2 . Hromadenie ozónu a iných sekundárnych látok znečisťujúcich ovzdušie môže viesť k fotochemickému smogu.

Tento typ reakcie zahŕňa aj najdôležitejší proces, ktorý sa vyskytuje v rastlinných bunkách - fotosyntézu, ktorej názov hovorí sám za seba.

2. Radiačné reakcie. Sú iniciované žiarením vysokej energie - röntgenových lúčov, jadrové žiarenie (γ-lúče, a-častice - He 2+ atď.). Pomocou radiačných reakcií sa uskutočňuje veľmi rýchla rádiopolymerizácia, rádiolýza (radiačný rozklad) atď.

Napríklad namiesto dvojstupňovej výroby fenolu z benzénu ho možno získať interakciou benzénu s vodou pôsobením žiarenia. V tomto prípade sa z molekúl vody tvoria radikály [OH] a [H], s ktorými benzén reaguje za vzniku fenolu:

C6H6 + 2 [OH] -> C6H5OH + H20

Vulkanizáciu gumy je možné vykonávať bez síry pomocou rádioovulkanizácie a výsledná guma nebude o nič horšia ako tradičná guma.

3. Elektrochemické reakcie. Sú iniciované elektrickým prúdom. Okrem vám dobre známych elektrolýznych reakcií uvádzame aj reakcie elektrosyntézy, napríklad reakcie priemyselnej výroby anorganických oxidantov

4. Termochemické reakcie. Sú zasvätení termálna energia. Patria sem všetky endotermické reakcie a mnohé exotermické reakcie, ktoré vyžadujú počiatočný prísun tepla na spustenie, to znamená spustenie procesu.

Vyššie uvedená klasifikácia chemických reakcií sa odráža v diagrame.

Klasifikácia chemických reakcií, rovnako ako všetky ostatné klasifikácie, je podmienená. Vedci sa dohodli na rozdelení reakcií na určité typy podľa znakov, ktoré identifikovali. Väčšinu chemických premien však možno pripísať odlišné typy. Napríklad charakterizujme proces syntézy amoniaku.

Ide o zloženú reakciu, redoxnú, exotermickú, reverzibilnú, katalytickú, heterogénnu (presnejšie, heterogénnu katalytickú), prebiehajúcu s poklesom tlaku v systéme. Pre úspešné zvládnutie procesu je potrebné vziať do úvahy všetky vyššie uvedené informácie. Konkrétna chemická reakcia je vždy multikvalitatívna, vyznačuje sa rôznymi znakmi.

DEFINÍCIA

Chemická reakcia nazývaná premena látok, pri ktorej dochádza k zmene ich zloženia a (alebo) štruktúry.

Chemickými reakciami sa najčastejšie rozumie proces premeny východiskových látok (činidiel) na konečné látky (produkty).

Chemické reakcie sú zapísané pomocou chemických rovníc obsahujúcich vzorce východiskových materiálov a reakčných produktov. Podľa zákona zachovania hmotnosti je počet atómov každého prvku na ľavej a pravej strane chemickej rovnice rovnaký. Zvyčajne sú vzorce východiskových látok napísané na ľavej strane rovnice a vzorce produktov sú napísané na pravej strane. Rovnosť počtu atómov každého prvku v ľavej a pravej časti rovnice sa dosiahne umiestnením celočíselných stechiometrických koeficientov pred vzorce látok.

Chemické rovnice môžu obsahovať Ďalšie informácie o vlastnostiach reakcie: teplota, tlak, žiarenie atď., čo je označené zodpovedajúcim symbolom nad (alebo „pod“) znakom rovnosti.

Všetky chemické reakcie možno zoskupiť do niekoľkých tried, ktoré majú určité vlastnosti.

Klasifikácia chemických reakcií podľa počtu a zloženia východiskových a výsledných látok

Podľa tejto klasifikácie sa chemické reakcie delia na reakcie kombinačné, rozkladné, substitučné, výmenné.

Ako výsledok zložené reakcie z dvoch alebo viacerých (zložitých alebo jednoduchých) látok vzniká jedna nová látka. IN všeobecný pohľad Rovnica pre takúto chemickú reakciu bude vyzerať takto:

Napríklad:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2

S03 + H20 \u003d H2S04

2Mg + O2 \u003d 2MgO.

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3

Kombinované reakcie sú vo väčšine prípadov exotermické, t.j. prúdiť s uvoľňovaním tepla. Ak sa reakcie zúčastňujú jednoduché látky, tak takéto reakcie sú najčastejšie redoxné (ORD), t.j. sa vyskytujú so zmenou oxidačných stavov prvkov. Nedá sa jednoznačne povedať, či reakciu zlúčeniny medzi komplexnými látkami možno pripísať OVR.

Reakcie, pri ktorých sa z jednej komplexnej látky vytvorí niekoľko ďalších nových látok (komplexných alebo jednoduchých), sú klasifikované ako rozkladné reakcie. Vo všeobecnosti bude rovnica pre reakciu chemického rozkladu vyzerať takto:

Napríklad:

CaCO 3 CaO + CO 2 (1)

2H20 \u003d 2H2 + O2 (2)

CuSO4 × 5H20 \u003d CuS04 + 5H20 (3)

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H20 (4)

H2SiO3 \u003d Si02 + H20 (5)

2SO 3 \u003d 2SO 2 + O 2 (6)

(NH 4) 2 Cr207 \u003d Cr203 + N2 + 4H20 (7)

Väčšina rozkladných reakcií prebieha zahrievaním (1,4,5). Môže sa rozložiť podľa elektrický prúd(2). Rozklad kryštalických hydrátov, kyselín, zásad a solí kyselín obsahujúcich kyslík (1, 3, 4, 5, 7) prebieha bez zmeny oxidačných stavov prvkov, t.j. tieto reakcie sa nevzťahujú na OVR. Rozkladné reakcie OVR zahŕňajú rozklad oxidov, kyselín a solí tvorených prvkami vo vyšších oxidačných stupňoch (6).

Rozkladné reakcie sa vyskytujú aj v organickej chémii, ale pod inými názvami - krakovanie (8), dehydrogenácia (9):

C18H38 \u003d C9H18 + C9H20 (8)

C4H10 \u003d C4H6 + 2H2 (9)

O substitučné reakcie jednoduchá látka interaguje so zložitou, pričom vzniká nová jednoduchá a nová komplexná látka. Vo všeobecnosti bude rovnica pre chemickú substitučnú reakciu vyzerať takto:

Napríklad:

2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2 Fe + Al 2 O 3 (1)

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 (2)

2KBr + Cl2 \u003d 2KCl + Br2 (3)

2KS103 + l2 = 2KlO3 + Cl2 (4)

CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2 (5)

Ca3(RO4)2 + ZSi02 = ZCaSi03 + P205 (6)

CH4 + Cl2 = CH3CI + HCl (7)

Substitučné reakcie sú väčšinou redoxné reakcie (1 - 4, 7). Príkladov rozkladných reakcií, pri ktorých nedochádza k zmene oxidačných stavov, je málo (5, 6).

Výmenné reakcie nazývané reakcie, ktoré prebiehajú medzi zložitými látkami, pri ktorých si vymieňajú svoje zložky. Zvyčajne sa tento výraz používa pre reakcie zahŕňajúce ióny nachádzajúce sa v vodný roztok. Vo všeobecnosti bude rovnica pre chemickú výmennú reakciu vyzerať takto:

AB + CD = AD + CB

Napríklad:

CuO + 2HCl \u003d CuCl2 + H20 (1)

NaOH + HCl \u003d NaCl + H20 (2)

NaHC03 + HCl \u003d NaCl + H20 + CO2 (3)

AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)

CrCl3 + ZNaOH = Cr(OH)3 ↓+ ZNaCl (5)

Výmenné reakcie nie sú redoxné. špeciálny prípad tieto výmenné reakcie sú neutralizačné reakcie (reakcie interakcie kyselín s alkáliami) (2). Výmenné reakcie prebiehajú v smere, kedy sa aspoň jedna z látok odoberá z reakčnej sféry vo forme plynnej látky (3), zrazeniny (4, 5) alebo nízkodisociačnej zlúčeniny, najčastejšie vody (1, 2).

Klasifikácia chemických reakcií podľa zmien oxidačných stavov

V závislosti od zmeny oxidačných stavov prvkov, ktoré tvoria reaktanty a reakčné produkty, sa všetky chemické reakcie delia na redoxné (1, 2) a tie, ktoré prebiehajú bez zmeny oxidačného stavu (3, 4).

2Mg + CO2 \u003d 2MgO + C (1)

Mg 0 - 2e \u003d Mg 2+ (redukčné činidlo)

C 4+ + 4e \u003d C 0 (oxidačné činidlo)

FeS2 + 8HN03 (konc) = Fe(N03)3 + 5NO + 2H2S04 + 2H20 (2)

Fe 2+ -e \u003d Fe 3+ (redukčné činidlo)

N 5+ + 3e \u003d N 2+ (oxidačné činidlo)

AgNO 3 + HCl \u003d AgCl ↓ + HNO 3 (3)

Ca(OH)2 + H2S04 = CaS04↓ + H20 (4)

Klasifikácia chemických reakcií podľa tepelného účinku

V závislosti od toho, či sa pri reakcii teplo (energia) uvoľňuje alebo absorbuje, sa všetky chemické reakcie podmienečne delia na exo - (1, 2) a endotermické (3). Množstvo tepla (energie) uvoľneného alebo absorbovaného počas reakcie sa nazýva reakčné teplo. Ak rovnica udáva množstvo uvoľneného alebo absorbovaného tepla, potom sa takéto rovnice nazývajú termochemické.

N2 + 3H2 = 2NH3 +46,2 kJ (1)

2Mg + O2 \u003d 2MgO + 602,5 kJ (2)

N2 + O2 \u003d 2NO - 90,4 kJ (3)

Klasifikácia chemických reakcií podľa smeru reakcie

Podľa smeru reakcie existujú reverzibilné (chemické procesy, ktorých produkty sú schopné vzájomne reagovať za rovnakých podmienok, v akých sa získavajú, za vzniku východiskových látok) a nevratné (chemické procesy, ktorých produkty nie sú schopné navzájom reagovať za vzniku východiskových látok).

Pre reverzibilné reakcie sa rovnica vo všeobecnom tvare zvyčajne píše takto:

A + B ↔ AB

Napríklad:

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ↔ H 3 COOS 2 H 5 + H 2 O

Príklady ireverzibilných reakcií sú nasledujúce reakcie:

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2

C6H1206 + 602 → 6CO2 + 6H20

Dôkazom nevratnosti reakcie môžu byť reakčné produkty plynnej látky, zrazeniny alebo nízkodisociujúcej zlúčeniny, najčastejšie vody.

Klasifikácia chemických reakcií podľa prítomnosti katalyzátora

Z tohto hľadiska sa rozlišujú katalytické a nekatalytické reakcie.

Katalyzátor je látka, ktorá urýchľuje chemickú reakciu. Reakcie zahŕňajúce katalyzátory sa nazývajú katalytické. Niektoré reakcie sú vo všeobecnosti nemožné bez prítomnosti katalyzátora:

2H202 \u003d 2H20 + O2 (katalyzátor Mn02)

Často jeden z reakčných produktov slúži ako katalyzátor, ktorý urýchľuje túto reakciu (autokatalytické reakcie):

MeO + 2HF \u003d MeF2 + H20, kde Me je kov.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Chemická reakcia alebo chemická transformácia je proces, počas ktorého sa z niektorých látok, ktoré sa líšia, tvoria iné látky chemické zloženie a budovanie.

Chemické reakcie sú klasifikované podľa nasledujúcich kritérií:

1) zmena alebo neprítomnosť zmeny v množstve činidiel a reakčných produktov. Na tomto základe sa reakcie delia na reakcie kombinačné, rozkladné, substitučné, výmenné.

Zložená reakcia je reakcia, pri ktorej dve alebo viaceré látky tvoria jednu novú látku. Napríklad Fe + S → FeS.

Rozkladná reakcia je reakcia, pri ktorej z jednej látky vznikajú dve alebo viac nových látok. Napríklad CaCO3 → CaO + CO2.

Substitučná reakcia je reakcia medzi jednoduchou a zložitou látkou, pri ktorej atómy jednoduchej látky nahradia atómy jedného z prvkov v zložitej látke, čím vzniká nová jednoduchá a nová zložitá látka. Napríklad Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2.

Výmenná reakcia je reakcia, pri ktorej si dve zložité látky vymieňajú svoje zložky. Napríklad NaOH + HCl → NaCl + H2O.

2) Druhým znakom klasifikácie chemických reakcií je zmena alebo chýbajúca zmena oxidačných stavov prvkov, ktoré tvoria látky, ktoré reagujú. Na tomto základe sú reakcie rozdelené na redoxné reakcie a tie, ktoré prebiehajú bez zmeny oxidačných stavov prvkov. Napríklad Zn + S → ZnS (zinok plus es produkuje zinok). Ide o redoxnú reakciu, počas ktorej zinok daruje dva elektróny a získa oxidačný stav +2: Zn0 - 2 → Zn +2 a síra prijme 2 elektróny a získa oxidačný stav -2: S0 + 2 → S-2.

Proces odovzdávania elektrónov látkami sa nazýva oxidácia a proces prijímania elektrónov sa nazýva redukcia.

3) Tretím znakom klasifikácie chemických reakcií je uvoľňovanie alebo absorpcia energie počas reakcie. Na tomto základe sa reakcie delia na exotermické (ktoré je sprevádzané uvoľňovaním tepla) a endotermické (sprevádzané absorpciou tepla).

4) Štvrtým znakom klasifikácie chemických reakcií je typ jedného z činidiel. Na tomto základe sa reakcie delia na reakcie halogénov (interakcia s chlórom, brómom), hydrogenačné (adícia molekúl vodíka), hydratácia (adícia molekúl vody), hydrolýza, nitrácia.

5) Piatym znakom klasifikácie chemických reakcií je prítomnosť katalyzátora. Na tomto základe sa reakcie delia na katalytické (ktoré prebiehajú len v prítomnosti katalyzátora) a nekatalytické (prebiehajúce bez katalyzátora).

6) Ďalším znakom klasifikácie chemických reakcií je priebeh reakcie do konca. Na tomto základe sú reakcie rozdelené na reverzibilné a nezvratné.

Existujú aj iné klasifikácie chemických reakcií. Všetko závisí od toho, na akom kritériu sú založené.