Arten von Reaktionen: Alle chemischen Reaktionen werden in einfache und komplexe unterteilt. Einfache chemische Reaktionen wiederum werden üblicherweise in vier Typen eingeteilt: zusammengesetzte Reaktionen, Zersetzungsreaktionen, Substitutionsreaktionen und Austauschreaktionen.

D. I. Mendeleev definierte eine Verbindung als eine Reaktion, „in der eine von zwei Substanzen auftritt. Ein Beispiel zusammengesetzte chemische Reaktion Erhitzen von Eisen- und Schwefelpulver kann dazu dienen, - in diesem Fall entsteht Eisensulfid: Fe + S = FeS. Kombinationsreaktionen umfassen die Prozesse der Verbrennung einfacher Stoffe (Schwefel, Phosphor, Kohlenstoff, ...) in Luft. Zum Beispiel verbrennt Kohlenstoff in Luft C + O 2 \u003d CO 2 (natürlich verläuft diese Reaktion allmählich, Kohlenmonoxid CO wird zuerst gebildet). Verbrennungsreaktionen gehen immer mit Wärmefreisetzung einher – sie sind exotherm.

Abbau chemischer Reaktionen, laut Mendeleev, „sind Fälle umgekehrt zur Verbindung, dh solche, in denen eine Substanz zwei ergibt, oder im Allgemeinen eine bestimmte Anzahl von Substanzen eine größere Anzahl von ihnen ist. Ein Beispiel für eine Zersetzungsreaktion zwischen den beiden ist die chemische Zersetzungsreaktion von Kreide (oder Kalkstein unter Temperatureinfluss): CaCO 3 → CaO + CO 2. Die Zersetzungsreaktion erfordert im Allgemeinen Erhitzen. Solche Prozesse sind endotherm, das heißt, sie laufen unter Aufnahme von Wärme ab.

Bei Reaktionen der beiden anderen Typen ist die Anzahl der Reaktanten gleich der Anzahl der Produkte. Wenn ein einfacher Stoff und ein komplexer Stoff zusammenwirken, dann wird diese chemische Reaktion genannt chemische Substitutionsreaktion: Zum Beispiel erhalten wir durch Eintauchen eines Stahlnagels in eine Kupfersulfatlösung Eisensulfat (hier Eisen verdrängtes Kupfer aus seinem Salz) Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu.

Reaktionen zwischen zwei komplexen Substanzen, bei denen sie ihre Teile austauschen, werden als bezeichnet chemische Austauschreaktionen. Eine große Anzahl von ihnen kommt in wässrigen Lösungen vor. Ein Beispiel für eine chemische Austauschreaktion ist die Neutralisation einer Säure mit einer Lauge: NaOH + HCl → NaCl + H 2 O. Hier wird in den Reagenzien (Substanzen links) das Wasserstoffion der HCl-Verbindung gegen das ausgetauscht Natriumion aus der NaOH-Verbindung, was zur Bildung einer Natriumchloridlösung in Wasser führt

Reaktionstypen und ihre Mechanismen sind in der Tabelle dargestellt:

zusammengesetzte chemische Reaktionen Beispiel: S + O 2 → SO 2 Aus mehreren einfachen oder komplexen Stoffen wird ein komplexer Stoff gebildet

chemische Zersetzungsreaktionen Beispiel: 2HN 3 → H 2 + 3N 2 Aus einem komplexen Stoff werden mehrere einfache oder komplexe Stoffe gebildet

chemische Substitutionsreaktionen Beispiel: Fe + CuSO 4 → Cu + FeSO 4 Ein Atom einer einfachen Substanz ersetzt eines der Atome eines Komplexes

chemische Ionenaustauschreaktionen Beispiel: H 2 SO 4 + 2 NaCl → Na 2 SO 4 + 2 HCl Verbindungen tauschen ihre Bestandteile aus

Viele Reaktionen passen jedoch nicht in das obige einfache Schema. Beispielsweise kann eine chemische Reaktion zwischen Kaliumpermanganat (Kaliumpermanganat) und Natriumjodid keinem der angegebenen Typen zugeordnet werden. Solche Reaktionen werden normalerweise genannt Redoxreaktionen, Zum Beispiel:

2KMnO 4 + 10NaI + 8H 2 SO 4 → 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5Na 2 SO 4 + 5I 2 + 8H 2 O.

Anzeichen chemischer Reaktionen

Anzeichen chemischer Reaktionen. Sie können verwendet werden, um zu beurteilen, ob eine chemische Reaktion zwischen den Reagenzien abgelaufen ist oder nicht. Zu diesen Zeichen gehören die folgenden:

Farbänderung (z. B. wird leichtes Eisen in feuchter Luft mit einer braunen Eisenoxidschicht bedeckt - eine chemische Reaktion der Wechselwirkung von Eisen mit Sauerstoff).
- Ausfällung (wenn beispielsweise Kohlendioxid durch eine Kalklösung (Kalziumhydroxidlösung) geleitet wird, fällt ein weißer unlöslicher Niederschlag aus Kalziumkarbonat aus).
- Gasentwicklung (wenn Sie beispielsweise Zitronensäure auf Backpulver tropfen, wird Kohlendioxid freigesetzt).
- Die Bildung schwach dissoziierter Substanzen (z. B. Reaktionen, bei denen eines der Reaktionsprodukte Wasser ist).
- Das Leuchten der Lösung.
Ein Beispiel für das Leuchten einer Lösung ist eine Reaktion unter Verwendung eines Reagens wie einer Lösung von Luminol (Luminol ist eine komplexe Chemikalie, die während chemischer Reaktionen Licht emittieren kann).

Redoxreaktionen

Redoxreaktionen- stellen eine besondere Klasse chemischer Reaktionen dar. Ihr charakteristisches Merkmal ist eine Änderung des Oxidationszustands von mindestens einem Atompaar: die Oxidation des einen (Verlust von Elektronen) und die Reduktion des anderen (Addition von Elektronen).

Verbindungen, die ihre Oxidationsstufe erniedrigen - Oxidationsmittel, und Erhöhung des Oxidationsgrades - Reduktionsmittel. Zum Beispiel:

2Na + Cl 2 → 2NaCl,
- Hier ist das Oxidationsmittel Chlor (es bindet Elektronen an sich) und das Reduktionsmittel Natrium (es gibt Elektronen ab).

Auch die für Halogene typische Substitutionsreaktion NaBr -1 + Cl 2 0 → 2NaCl -1 + Br 2 0 bezieht sich auf Redoxreaktionen. Hier ist Chlor ein Oxidationsmittel (nimmt 1 Elektron auf) und Natriumbromid (NaBr) ist ein Reduktionsmittel (ein Bromatom gibt ein Elektron ab).

Die Zersetzungsreaktion von Ammoniumdichromat ((NH 4) 2 Cr 2 O 7) bezieht sich auch auf Redoxreaktionen:

(N -3 H 4) 2 Cr 2 +6 O 7 → N 2 0 + Cr 2 + 3 O 3 + 4H 2 O

Eine weitere gängige Einteilung chemischer Reaktionen ist deren Trennung nach dem thermischen Effekt. Getrennte endotherme Reaktionen und exotherme Reaktionen. Endotherme Reaktionen - chemische Reaktionen, die von der Aufnahme von Umgebungswärme begleitet werden (denken Sie an Kühlmischungen). Exotherm (umgekehrt) - chemische Reaktionen mit Wärmefreisetzung (z. B. Verbrennung).

Gefährliche chemische Reaktionen : "BOMB IN THE SHELL" - lustig oder nicht?!

Es gibt einige chemische Reaktionen, die spontan auftreten, wenn Reaktanten gemischt werden. Dabei bilden sich ziemlich gefährliche Gemische, die explodieren, sich entzünden oder vergiften können. Hier ist einer von ihnen!
In einigen amerikanischen und englischen Kliniken wurden seltsame Phänomene beobachtet. Von Zeit zu Zeit waren aus den Waschbecken Geräusche zu hören, die an Pistolenschüsse erinnerten, und in einem Fall explodierte plötzlich das Abflussrohr. Glücklicherweise wurde niemand verletzt. Die Untersuchung ergab, dass der Schuldige an all dem eine sehr schwache (0,01 %) Lösung von NaN 3 -Natriumazid war, die als Konservierungsmittel für Kochsalzlösungen verwendet wurde.

Über viele Monate oder sogar Jahre wurde überschüssige Azidlösung in die Spülen geschüttet - manchmal bis zu 2 Liter pro Tag.

An sich explodiert Natriumazid - ein Salz der Hydroazidsäure HN 3 - nicht. Azide von Schwermetallen (Kupfer, Silber, Quecksilber, Blei usw.) sind jedoch sehr instabile kristalline Verbindungen, die bei Reibung, Stoß, Erwärmung und Lichteinwirkung explodieren. Selbst unter einer Wasserschicht kann es zu einer Explosion kommen! Bleiazid Pb (N 3) 2 wird als Initialsprengstoff verwendet, der verwendet wird, um die Masse von Sprengstoffen zu untergraben. Dafür reichen nur zwei zehn Milligramm Pb (N 3) 2 aus. Diese Verbindung ist explosiver als Nitroglycerin, und die Detonationsgeschwindigkeit (Ausbreitung einer Explosionswelle) während einer Explosion erreicht 45 km / s - zehnmal höher als die von TNT.

Aber woher könnten Schwermetallazide in Kliniken kommen? Es stellte sich heraus, dass die Abflussrohre unter den Spülen in allen Fällen aus Kupfer oder Messing bestanden (solche Rohre biegen sich leicht, insbesondere nach dem Erhitzen, sodass sie bequem in das Abflusssystem eingebaut werden können). Die in die Spülen gegossene Natriumazidlösung, die durch solche Rohre floss, reagierte allmählich mit ihrer Oberfläche und bildete Kupferazid. Ich musste die Rohre auf Plastik umstellen. Bei einem solchen Austausch in einer der Kliniken stellte sich heraus, dass die ausgebauten Kupferrohre stark mit Feststoffen verstopft waren. Um kein Risiko einzugehen, sprengten die Spezialisten, die mit der „Minenräumung“ beschäftigt waren, diese Rohre an Ort und Stelle und falteten sie zu einem 1 Tonne schweren Metalltank. Die Explosion war so stark, dass sie den Tank mehrere Zentimeter bewegte!

Ärzte interessierten sich nicht sehr für die Art der chemischen Reaktionen, die zur Bildung von Sprengstoffen führen. Auch in der chemischen Literatur findet sich keine Beschreibung dieses Prozesses. Aufgrund der stark oxidierenden Eigenschaften von HN 3 kann jedoch davon ausgegangen werden, dass eine solche Reaktion stattgefunden hat: Das N-3-Anion, das Kupfer oxidiert, bildete ein N2-Molekül und ein Stickstoffatom, das Teil von Ammoniak wurde. Dies entspricht der Reaktionsgleichung: 3NaN 3 + Cu + 3H 2 O → Cu(N 3) 2 + 3NaOH + N 2 +NH 3.

Jeder, der mit löslichen Metallaziden zu tun hat, auch Chemiker, muss mit der Gefahr einer Bombenbildung in einem Waschbecken rechnen, da Azide zur Gewinnung von hochreinem Stickstoff in der organischen Synthese als Treibmittel (Schaummittel zur Herstellung von gasgefüllte Materialien: Schaumkunststoffe, poröser Gummi usw.). In all diesen Fällen ist darauf zu achten, dass die Abflussrohre aus Kunststoff sind.

Azide haben vor relativ kurzer Zeit eine neue Anwendung in der Automobilindustrie gefunden. 1989 tauchten Airbags in einigen Modellen amerikanischer Autos auf. Ein solches natriumazidhaltiges Kissen ist im gefalteten Zustand nahezu unsichtbar. Bei einem Frontalaufprall führt die elektrische Sicherung zu einer sehr schnellen Zersetzung des Azids: 2NaN 3 = 2Na+3N 2 . 100 g Pulver setzen etwa 60 Liter Stickstoff frei, der in etwa 0,04 s das Kissen vor der Brust des Fahrers aufbläst und ihm so das Leben rettet.

Viele Prozesse, die aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken sind (wie Atmung, Verdauung, Photosynthese und dergleichen), sind mit verschiedenen chemischen Reaktionen organischer (und anorganischer) Verbindungen verbunden. Schauen wir uns ihre Haupttypen an und gehen wir näher auf den Prozess ein, der als Verbindung (Anhang) bezeichnet wird.

Eine sogenannte chemische Reaktion

Zunächst einmal lohnt es sich, dieses Phänomen allgemein zu definieren. Der betrachtete Ausdruck bezieht sich auf verschiedene Reaktionen von Substanzen unterschiedlicher Komplexität, wodurch andere als die ursprünglichen Produkte gebildet werden. Die an diesem Prozess beteiligten Substanzen werden als "Reagenzien" bezeichnet.

Beim Schreiben wird die chemische Reaktion von organischen Verbindungen (und anorganischen) unter Verwendung spezieller Gleichungen geschrieben. Äußerlich sind sie ein bisschen wie mathematische Additionsbeispiele. Anstelle eines Gleichheitszeichens ("=") werden jedoch Pfeile ("→" oder "⇆") verwendet. Außerdem können auf der rechten Seite der Gleichung manchmal mehr Stoffe stehen als auf der linken. Alles vor dem Pfeil sind die Substanzen vor Beginn der Reaktion (linke Seite der Formel). Alles danach (rechte Seite) sind die Verbindungen, die als Ergebnis des stattgefundenen chemischen Prozesses gebildet wurden.

Als Beispiel für eine chemische Gleichung können wir Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms betrachten: 2H 2 O → 2H 2 + O 2. Wasser ist der anfängliche Reaktant, und Sauerstoff und Wasserstoff sind die Produkte.

Als weiteres, aber komplexeres Beispiel für eine chemische Reaktion von Verbindungen können wir ein Phänomen betrachten, das jeder Hausfrau bekannt ist, die mindestens einmal Süßigkeiten gebacken hat. Wir sprechen davon, Backpulver mit Tafelessig zu löschen. Die laufende Wirkung wird anhand der folgenden Gleichung veranschaulicht: NaHCO 3 +2 CH 3 COOH → 2CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O. Daraus geht hervor, dass im Prozess der Wechselwirkung von Natriumbicarbonat und Essig Natriumsalz von Essigsäure entsteht Säure, Wasser und Kohlendioxid entstehen.

Es nimmt naturgemäß eine Zwischenstellung zwischen physikalisch und nuklear ein.

Im Gegensatz zu ersteren können an chemischen Reaktionen beteiligte Verbindungen ihre Zusammensetzung ändern. Das heißt, aus den Atomen eines Stoffes können mehrere andere gebildet werden, wie in der obigen Gleichung für die Zersetzung von Wasser.

Im Gegensatz zu Kernreaktionen wirken sich chemische Reaktionen nicht auf die Atomkerne der wechselwirkenden Substanzen aus.

Welche Arten von chemischen Prozessen gibt es?

Die Verteilung der Reaktionen von Verbindungen nach Typ erfolgt nach unterschiedlichen Kriterien:

• Reversibilität / Irreversibilität.
• Vorhandensein/Fehlen von katalysierenden Stoffen und Prozessen.
• Durch Aufnahme / Abgabe von Wärme (endotherme / exotherme Reaktionen).
• Nach der Anzahl der Phasen: homogen / heterogen und zwei Hybridsorten.
• Durch Änderung der Oxidationsstufen der interagierenden Substanzen.

Arten chemischer Prozesse in der anorganischen Chemie nach der Wechselwirkungsmethode

Dieses Kriterium ist besonders. Mit seiner Hilfe werden vier Arten von Reaktionen unterschieden: Verbindung, Substitution, Zersetzung (Spaltung) und Austausch.

Der Name jedes von ihnen entspricht dem Prozess, den es beschreibt. Das heißt, sie werden kombiniert, bei der Substitution wechseln sie zu anderen Gruppen, bei der Zersetzung eines Reagens werden mehrere gebildet und beim Austausch tauschen die Reaktionsteilnehmer Atome untereinander aus.

Arten von Prozessen nach der Wechselwirkungsmethode in der organischen Chemie

Trotz der großen Komplexität laufen die Reaktionen organischer Verbindungen nach dem gleichen Prinzip ab wie anorganische. Allerdings haben sie etwas andere Namen.

Daher werden die Reaktionen der Kombination und Zersetzung als „Addition“ bezeichnet, ebenso wie „Spaltung“ (Eliminierung) und direkt organische Zersetzung (in diesem Abschnitt der Chemie gibt es zwei Arten von Spaltungsprozessen).

Andere Reaktionen organischer Verbindungen sind Substitution (der Name ändert sich nicht), Umlagerung (Austausch) und Redoxprozesse. Trotz der Ähnlichkeit der Mechanismen ihres Auftretens sind sie in organischer Materie vielfältiger.

Chemische Reaktion der Verbindung

Nachdem wir die verschiedenen Arten von Prozessen betrachtet haben, die Substanzen in der organischen und anorganischen Chemie eingehen, lohnt es sich, näher auf die Verbindung einzugehen.

Diese Reaktion unterscheidet sich von allen anderen dadurch, dass sich, unabhängig von der Anzahl der Reagenzien zu Beginn, am Ende alle zu einem verbinden.

Als Beispiel können wir uns an den Prozess des Löschens von Kalk erinnern: CaO + H 2 O → Ca (OH) 2. In diesem Fall tritt die Reaktion der Kombination von Calciumoxid (Branntkalk) mit Wasserstoffoxid (Wasser) auf. Als Ergebnis wird Calciumhydroxid (gelöschter Kalk) gebildet und warmer Dampf wird freigesetzt. Das bedeutet übrigens, dass dieser Prozess wirklich exotherm ist.

Zusammengesetzte Reaktionsgleichung

Schematisch lässt sich der betrachtete Prozess wie folgt darstellen: A+BV → ABC. In dieser Formel ist ABV das neu gebildete A - ein einfaches Reagenz und BV - eine Variante einer komplexen Verbindung.

Es ist erwähnenswert, dass diese Formel auch für den Vorgang des Hinzufügens und Verbindens charakteristisch ist.

Beispiele für die betrachtete Reaktion sind die Wechselwirkung von Natriumoxid und Kohlendioxid (NaO 2 + CO 2 (t 450–550 ° C) → Na 2 CO 3) sowie Schwefeloxid mit Sauerstoff (2SO 2 + O 2 → 2SO 3).

Auch mehrere Komplexverbindungen können miteinander reagieren: AB + VG → ABVG. Zum Beispiel alle gleich Natriumoxid und Wasserstoffoxid: NaO 2 + H 2 O → 2NaOH.

Reaktionsbedingungen in anorganischen Verbindungen

Wie in der vorherigen Gleichung gezeigt wurde, können Substanzen unterschiedlicher Komplexität in die betrachtete Wechselwirkung eintreten.

Dabei sind für einfache Reagenzien anorganischer Herkunft Redoxreaktionen der Verbindung (A + B → AB) möglich.

Als Beispiel können wir den Prozess der Gewinnung eines Dreiwerts betrachten, bei dem eine Verbindungsreaktion zwischen Chlor und Ferum (Eisen) durchgeführt wird: 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3.

Wenn wir über die Wechselwirkung komplexer anorganischer Substanzen sprechen (AB + VG → ABVG), können in ihnen Prozesse auftreten, die ihre Wertigkeit beeinflussen und nicht beeinflussen.

Zur Verdeutlichung sei das Beispiel der Bildung von Calciumbicarbonat aus Kohlendioxid, Wasserstoffoxid (Wasser) und weißer Lebensmittelfarbe E170 (Calciumcarbonat) betrachtet: CO 2 + H 2 O + CaCO 3 → Ca (CO 3) 2. In diesem Fall findet eine klassische Kupplungsreaktion statt. Während seiner Durchführung ändert sich die Wertigkeit der Reagenzien nicht.

Eine etwas perfektere (als die erste) chemische Gleichung 2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3 ist ein Beispiel für einen Redoxprozess bei der Wechselwirkung einfacher und komplexer anorganischer Reagenzien: Gas (Chlor) und Salz (Eisenchlorid).

Arten von Additionsreaktionen in der organischen Chemie

Wie bereits im vierten Absatz erwähnt, wird die betreffende Reaktion bei Stoffen organischen Ursprungs als "Addition" bezeichnet. Daran sind in der Regel komplexe Substanzen mit einer Doppel- (oder Dreifach-) Bindung beteiligt.

Zum Beispiel die Reaktion zwischen Dibrom und Ethylen, die zur Bildung von 1,2-Dibromethan führt: (C 2 H 4) CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → (C₂H₄Br₂) BrCH 2 - CH 2 Br. Übrigens zeigen ähnliche Zeichen wie Gleichheit und Minus ("=" und "-") in dieser Gleichung die Bindungen zwischen den Atomen einer komplexen Substanz. Dies ist ein Merkmal beim Schreiben von Formeln organischer Substanzen.

Je nachdem, welche der Verbindungen als Reagenzien fungieren, werden mehrere Varianten des betrachteten Additionsverfahrens unterschieden:

• Hydrierung (Wasserstoffmoleküle H werden entlang der Mehrfachbindung angelagert).
• Hydrohalogenierung (Halogenwasserstoff wird zugegeben).
• Halogenierung (Anlagerung von Halogenen Br 2 , Cl 2 und dergleichen).
• Polymerisation (Bildung aus mehreren niedermolekularen Verbindungen von Stoffen mit hohem Molekulargewicht).

Beispiele für Additionsreaktionen (Verbindungen)

Nach der Aufzählung der Varianten des betrachteten Verfahrens lohnt es sich, einige Beispiele der zusammengesetzten Reaktion in der Praxis zu lernen.

Zur Veranschaulichung der Hydrierung kann man auf die Gleichung für die Wechselwirkung von Propen mit Wasserstoff achten, wodurch Propan erscheint: (C 3 H 6) CH 3 -CH \u003d CH 2 + H 2 → (C 3 H 8) CH 3 -CH 2 -CH 3 .

In der organischen Chemie kann eine Verbindungs-(Additions-)Reaktion zwischen Salzsäure und Ethylen auftreten, um Chlorethan zu bilden: (C 2 H 4 ) CH 2 = CH 2 + HCl → CH 3 - CH 2 -Cl (C 2 H 5 Cl). Die dargestellte Gleichung ist ein Beispiel für eine Hydrohalogenierung.

Die Halogenierung kann durch die Reaktion zwischen Dichlor und Ethylen veranschaulicht werden, die zur Bildung von 1,2-Dichlorethan führt: (C 2 H 4 ) CH 2 = CH 2 + Cl 2 → (C₂H₄Cl₂) ClCH 2 -CH 2 Cl .

Viele nützliche Substanzen werden aufgrund der organischen Chemie gebildet. Die Reaktion der Verbindung (Anlagerung) von Ethylenmolekülen mit einem radikalischen Polymerisationsinitiator unter dem Einfluss von Ultraviolett ist eine Bestätigung dafür: n CH 2 \u003d CH 2 (R und UV-Licht) → (-CH 2 -CH 2 -) n . Der dabei entstehende Stoff ist jedem unter dem Namen Polyäthylen bekannt.

Aus diesem Material werden verschiedenste Verpackungen, Tüten, Schalen, Rohre, Isoliermaterialien und vieles mehr hergestellt. Ein Merkmal dieses Stoffes ist die Möglichkeit seines Recyclings. Polyethylen verdankt seine Popularität der Tatsache, dass es sich nicht zersetzt, weshalb ihm Umweltschützer ablehnend gegenüberstehen. In den letzten Jahren wurde jedoch ein Weg gefunden, Polyethylenprodukte sicher zu entsorgen. Dazu wird das Material mit Salpetersäure (HNO 3) behandelt. Danach sind bestimmte Bakterienarten in der Lage, diesen Stoff in unbedenkliche Bestandteile zu zersetzen.

Die Reaktion der Verbindung (Addition) spielt eine wichtige Rolle in der Natur und im menschlichen Leben. Darüber hinaus wird es häufig von Wissenschaftlern in Labors verwendet, um neue Substanzen für verschiedene wichtige Studien zu synthetisieren.

DEFINITION

Chemische Reaktion bezeichnet die Umwandlung von Stoffen, bei der sich ihre Zusammensetzung und (oder) Struktur ändert.

Unter chemischen Reaktionen wird meist der Prozess der Umwandlung von Ausgangsstoffen (Reagenzien) in Endstoffe (Produkte) verstanden.

Chemische Reaktionen werden unter Verwendung chemischer Gleichungen geschrieben, die die Formeln der Ausgangsmaterialien und Reaktionsprodukte enthalten. Nach dem Massenerhaltungssatz ist die Anzahl der Atome jedes Elements auf der linken und rechten Seite der chemischen Gleichung gleich. Üblicherweise stehen die Formeln der Ausgangsstoffe auf der linken Seite der Gleichung und die Formeln der Produkte auf der rechten Seite. Die Gleichheit der Anzahl der Atome jedes Elements im linken und rechten Teil der Gleichung wird erreicht, indem den Stoffformeln ganzzahlige stöchiometrische Koeffizienten vorangestellt werden.

Chemische Gleichungen können zusätzliche Informationen über die Merkmale der Reaktion enthalten: Temperatur, Druck, Strahlung usw., was durch das entsprechende Symbol über (oder „unter“) dem Gleichheitszeichen angezeigt wird.

Alle chemischen Reaktionen können in mehrere Klassen eingeteilt werden, die bestimmte Eigenschaften haben.

Einteilung chemischer Reaktionen nach Anzahl und Zusammensetzung der Ausgangs- und Folgestoffe

Gemäß dieser Einteilung werden chemische Reaktionen in Kombinations-, Zersetzungs-, Substitutions-, Austauschreaktionen unterteilt.

Ergebend zusammengesetzte Reaktionen aus zwei oder mehr (komplexen oder einfachen) Stoffen entsteht ein neuer Stoff. Im Allgemeinen sieht die Gleichung für eine solche chemische Reaktion so aus:

Zum Beispiel:

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

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

2Mg + O 2 \u003d 2MgO.

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3

Kombinationsreaktionen sind in den meisten Fällen exotherm, d.h. fließen unter Wärmeabgabe. Wenn an der Reaktion einfache Substanzen beteiligt sind, dann sind solche Reaktionen meistens Redox (ORD), d.h. treten bei einer Änderung der Oxidationsstufen der Elemente auf. Ob die Reaktion einer Verbindung zwischen komplexen Substanzen auf OVR zurückzuführen ist, lässt sich nicht eindeutig sagen.

Reaktionen, bei denen mehrere andere neue Substanzen (komplex oder einfach) aus einer komplexen Substanz gebildet werden, werden klassifiziert als Zersetzungsreaktionen. Im Allgemeinen sieht die Gleichung für eine chemische Zersetzungsreaktion so aus:

Zum Beispiel:

CaCO 3 CaO + CO 2 (1)

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 (2)

CuSO 4 × 5H 2 O \u003d CuSO 4 + 5H 2 O (3)

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O (4)

H 2 SiO 3 \u003d SiO 2 + H 2 O (5)

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

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4 H 2 O (7)

Die meisten Zersetzungsreaktionen laufen unter Erhitzen ab (1,4,5). Zersetzung durch elektrischen Strom ist möglich (2). Die Zersetzung von kristallinen Hydraten, Säuren, Basen und Salzen sauerstoffhaltiger Säuren (1, 3, 4, 5, 7) verläuft ohne Änderung der Oxidationsstufen der Elemente, d.h. diese Reaktionen gelten nicht für OVR. OVR-Zersetzungsreaktionen umfassen die Zersetzung von Oxiden, Säuren und Salzen, die von Elementen in höheren Oxidationsstufen gebildet werden (6).

Zersetzungsreaktionen finden sich auch in der organischen Chemie, jedoch unter anderen Namen - Cracken (8), Dehydrierung (9):

C 18 H 38 \u003d C 9 H 18 + C 9 H 20 (8)

C4H10 \u003d C4H6 + 2H2 (9)

Beim Substitutionsreaktionen eine einfache Substanz interagiert mit einer komplexen und bildet eine neue einfache und eine neue komplexe Substanz. Im Allgemeinen sieht die Gleichung für eine chemische Substitutionsreaktion wie folgt aus:

Zum Beispiel:

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

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (2)

2KBr + Cl 2 \u003d 2KCl + Br 2 (3)

2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2 (4)

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

Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 = ZCaSiO 3 + P 2 O 5 (6)

CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl (7)

Substitutionsreaktionen sind meist Redoxreaktionen (1 - 4, 7). Beispiele für Zersetzungsreaktionen, bei denen es zu keiner Änderung der Oxidationsstufen kommt, gibt es nur wenige (5, 6).

Austauschreaktionen bezeichnet die Reaktionen, die zwischen komplexen Substanzen auftreten, bei denen sie ihre Bestandteile austauschen. Normalerweise wird dieser Begriff für Reaktionen verwendet, an denen Ionen in wässriger Lösung beteiligt sind. Im Allgemeinen sieht die Gleichung für eine chemische Austauschreaktion wie folgt aus:

AB + CD = AD + CB

Zum Beispiel:

CuO + 2 HCl \u003d CuCl 2 + H 2 O (1)

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O (2)

NaHCO 3 + HCl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2 (3)

AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)

CrCl 3 + ZNaOH = Cr(OH) 3 ↓ + ZNaCl (5)

Austauschreaktionen sind keine Redoxreaktionen. Ein Sonderfall dieser Austauschreaktionen sind Neutralisationsreaktionen (Wechselwirkungsreaktionen von Säuren mit Laugen) (2). Austauschreaktionen verlaufen in der Richtung, dass mindestens einer der Stoffe in Form eines gasförmigen Stoffes (3), eines Niederschlags (4, 5) oder einer schwer dissoziierenden Verbindung, meist Wasser (1, 2), aus der Reaktionssphäre entfernt wird ).

Klassifizierung chemischer Reaktionen nach Änderungen der Oxidationsstufen

Abhängig von der Änderung der Oxidationsstufen der Elemente, aus denen die Edukte und Reaktionsprodukte bestehen, werden alle chemischen Reaktionen in Redox (1, 2) und solche ohne Änderung der Oxidationsstufe (3, 4) unterteilt.

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

Mg 0 - 2e \u003d Mg 2+ (Reduktionsmittel)

C 4+ + 4e \u003d C 0 (Oxidationsmittel)

FeS 2 + 8HNO 3 (konz.) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)

Fe 2+ -e \u003d Fe 3+ (Reduktionsmittel)

N 5+ + 3e \u003d N 2+ (Oxidationsmittel)

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

Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)

Klassifizierung chemischer Reaktionen nach thermischer Wirkung

Je nachdem, ob bei der Reaktion Wärme (Energie) freigesetzt oder aufgenommen wird, werden alle chemischen Reaktionen bedingt in exo- (1, 2) bzw. endotherme (3) unterteilt. Die bei einer Reaktion freigesetzte oder aufgenommene Wärmemenge (Energie) wird als Reaktionswärme bezeichnet. Wenn die Gleichung die Menge der freigesetzten oder absorbierten Wärme angibt, werden solche Gleichungen als thermochemisch bezeichnet.

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

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

N 2 + O 2 \u003d 2NO - 90,4 kJ (3)

Einteilung chemischer Reaktionen nach der Richtung der Reaktion

Je nach Reaktionsrichtung gibt es reversible (chemische Prozesse, deren Produkte unter den gleichen Bedingungen, unter denen sie entstehen, unter Bildung von Ausgangsstoffen miteinander reagieren können) und irreversible (chemische Prozesse, die deren Produkte nicht unter Bildung von Ausgangsstoffen miteinander reagieren können ).

Für reversible Reaktionen wird die Gleichung in allgemeiner Form normalerweise wie folgt geschrieben:

A + B ↔ AB

Zum Beispiel:

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

Beispiele für irreversible Reaktionen sind die folgenden Reaktionen:

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O

Als Beweis für die Irreversibilität der Reaktion können die Reaktionsprodukte einer gasförmigen Substanz, eines Niederschlags oder einer schwer dissoziierenden Verbindung, meistens Wasser, dienen.

Klassifizierung chemischer Reaktionen durch Anwesenheit eines Katalysators

Unter diesem Gesichtspunkt werden katalytische und nichtkatalytische Reaktionen unterschieden.

Ein Katalysator ist eine Substanz, die eine chemische Reaktion beschleunigt. Reaktionen, an denen Katalysatoren beteiligt sind, werden als katalytisch bezeichnet. Einige Reaktionen sind im Allgemeinen ohne die Anwesenheit eines Katalysators unmöglich:

2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2 (MnO 2 -Katalysator)

Oft dient eines der Reaktionsprodukte als Katalysator, der diese Reaktion beschleunigt (autokatalytische Reaktionen):

MeO + 2HF \u003d MeF 2 + H 2 O, wobei Me ein Metall ist.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

1. Welche Reaktionen nennt man Austauschreaktionen? Wie unterscheiden sie sich von den Reaktionen der Kombination, Zersetzung und Substitution?
Austauschreaktionen sind Reaktionen, bei denen zwei komplexe Substanzen ihre Bestandteile austauschen. Komplexe Substanzen werden also aus komplexen Substanzen gebildet. Während bei Zersetzungsreaktionen aus einem komplexen Stoff mehrere einfache oder komplexe Stoffe entstehen, entsteht bei zusammengesetzten Reaktionen aus mehreren einfachen oder komplexen Stoffen ein komplexer Stoff, bei Substitutionsreaktionen aus einem einfachen und einem einfachen Stoff ein komplexer und ein einfacher Stoff komplexe Substanz.

2. Kann man argumentieren, dass die Wechselwirkung einer Carbonatlösung eines beliebigen Metalls und einer Säure nur eine Austauschreaktion ist? Wieso den?

3. Schreiben Sie die Gleichungen für die Austauschreaktionen zwischen Lösungen auf:
a) Calciumchlorid und Natriumphosphat;
b) Schwefelsäure und Eisen(III)hydroxid.

4. Welche der Austauschreaktionen, deren Schemata

wird bis zum Ende laufen? Verwenden Sie zur Beantwortung die Tabelle der Löslichkeit von Hydroxiden und Salzen in Wasser.

5. Bestimmen Sie die Menge an Natronlauge, die benötigt wird, um 980 g einer 30 %igen Phosphorsäurelösung vollständig zu neutralisieren.

6. Berechnen Sie die Stoffmenge und die Masse des Niederschlags, der sich bei der Wechselwirkung von 980 g einer 20% igen Kupfer(II)-sulfatlösung mit der erforderlichen Menge Kaliumhydroxid bildet.

Teil I

1. Verbindungsreaktionen sind"chemisches Antonym" der Zersetzungsreaktion.

2. Schreiben Sie die Vorzeichen der zusammengesetzten Reaktion auf:
- 2 einfache oder komplexe Substanzen nehmen an der Reaktion teil;
- ein Komplex wird gebildet;
- Wärme wird freigesetzt.

3. Definieren Sie anhand der ausgewählten Merkmale die Reaktionen der Verbindung.
Kombinationsreaktionen sind Reaktionen, die zur Bildung eines komplexen Stoffes aus einem oder mehreren einfachen oder komplexen Stoffen führen.

Je nach Reaktionsrichtung werden sie unterteilt in:

Teil II

1. Schreiben Sie die Gleichungen chemischer Reaktionen auf:

2. Schreiben Sie die Gleichungen der chemischen Reaktionen zwischen Chlor auf:
1) und Natrium 2Na+Cl2=2NaCl
2) und Kalzium Ca+Cl2=CaCl2
3) und Eisen zu Eisen(III)chlorid 2Fe+3Cl2=2FeCl3

3. Beschreiben Sie die Reaktion

4. Beschreiben Sie die Reaktion

5. Schreiben Sie die Gleichungen der zusammengesetzten Reaktionen auf, die nach den Schemata ablaufen:

6. Ordnen Sie die Koeffizienten in den Reaktionsgleichungen an, deren Schemata lauten:

7. Sind die folgenden Aussagen richtig?
A. Die meisten zusammengesetzten Reaktionen sind exotherm.
B. Mit steigender Temperatur nimmt die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion zu.
1) Beide Aussagen sind richtig

8. Berechnen Sie das Wasserstoffvolumen und die Schwefelmasse, die erforderlich sind, um 85 g Schwefelwasserstoff zu bilden.