Reaktioiden tyypit: Kaikki kemialliset reaktiot on jaettu yksinkertaisiin ja monimutkaisiin. Yksinkertaiset kemialliset reaktiot puolestaan ​​​​jaetaan yleensä neljään tyyppiin: yhdistereaktiot, hajoamisreaktiot, korvausreaktiot ja vaihtoreaktioita.

D. I. Mendelejev määritteli yhdisteen reaktioksi, "jossa tapahtuu toinen kahdesta aineesta. Esimerkki yhdiste kemiallinen reaktio rauta- ja rikkijauheiden kuumennus voi toimia, - tässä tapauksessa muodostuu rautasulfidia: Fe + S = FeS. Yhdistelmäreaktiot sisältävät yksinkertaisten aineiden (rikki, fosfori, hiili, ...) palamisprosessit ilmassa. Esimerkiksi hiili palaa ilmassa C + O 2 \u003d CO 2 (tietenkin tämä reaktio etenee vähitellen, ensin muodostuu hiilimonoksidia CO). Palamisreaktioihin liittyy aina lämmön vapautuminen - ne ovat eksotermisiä.

Hajoamiskemialliset reaktiot Mendelejevin mukaan "tapaukset ovat käänteisiä yhteydelle, eli ne, joissa yksi aine antaa kaksi, tai yleensä tietty määrä aineita on suurempi määrä niitä. Esimerkki näiden kahden välisestä hajoamisreaktiosta on liidun (tai kalkkikiven lämpötilan vaikutuksesta) hajoamisen kemiallinen reaktio: CaCO 3 → CaO + CO 2. Hajoamisreaktio vaatii yleensä kuumennusta. Tällaiset prosessit ovat endotermisiä, toisin sanoen ne etenevät lämmön absorboimalla.

Kahden muun tyypin reaktioissa reagoivien aineiden lukumäärä on yhtä suuri kuin tuotteiden lukumäärä. Jos yksinkertainen aine ja monimutkainen aine ovat vuorovaikutuksessa, tätä kemiallista reaktiota kutsutaan kemiallinen substituutioreaktio: Esimerkiksi upottamalla teräsnaula kuparisulfaattiliuokseen saamme rautasulfaattia (tässä raudan syrjäyttämä kupari suolastaan) Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu.

Kahden monimutkaisen aineen välisiä reaktioita, joissa ne vaihtavat osansa, kutsutaan kemialliset vaihtoreaktiot. Suuri osa niistä esiintyy vesiliuoksissa. Esimerkki kemiallisesta vaihtoreaktiosta on hapon neutralointi alkalilla: NaOH + HCl → NaCl + H 2 O. Tässä reagensseissa (vasemmalla olevat aineet) HCl-yhdisteen vetyioni vaihdetaan natriumioni NaOH-yhdisteestä, mikä johtaa natriumkloridiliuoksen muodostumiseen veteen

Reaktiotyypit ja niiden mekanismit on esitetty taulukossa:

yhdistekemialliset reaktiot Esimerkki: S + O 2 → SO 2 Useista yksinkertaisista tai monimutkaisista aineista muodostuu yksi monimutkainen aine

kemialliset hajoamisreaktiot Esimerkki: 2HN3 → H2 + 3N2 Monimutkaisesta aineesta muodostuu useita yksinkertaisia ​​tai monimutkaisia ​​aineita

kemialliset substituutioreaktiot Esimerkki: Fe + CuSO 4 → Cu + FeSO 4 Yksinkertaisen aineen atomi korvaa yhden kompleksin atomeista

ioninvaihtokemialliset reaktiot Esimerkki: H2S04 + 2NaCl → Na2S04 + 2HCl Yhdisteet vaihtavat aineosaan

Monet reaktiot eivät kuitenkaan sovi yllä olevaan yksinkertaiseen kaavioon. Esimerkiksi kaliumpermanganaatin (kaliumpermanganaatin) ja natriumjodidin välistä kemiallista reaktiota ei voida katsoa johtuvan näistä tyypeistä. Tällaisia ​​reaktioita kutsutaan yleensä redox-reaktiot, Esimerkiksi:

2KMnO4 + 10NaI + 8H2S04 → 2MnS04 + K2S04 + 5Na2S04 + 512 + 8H20.

Merkkejä kemiallisista reaktioista

Merkkejä kemiallisista reaktioista. Niiden avulla voidaan arvioida, onko reagenssien välinen kemiallinen reaktio mennyt ohi vai ei. Nämä merkit sisältävät seuraavat:

Värinmuutos (esimerkiksi kevyt rauta peitetään kostealla ilmalla ruskealla rautaoksidipinnoitteella - raudan ja hapen vuorovaikutuksen kemiallinen reaktio).
- Saostuminen (jos esimerkiksi hiilidioksidia johdetaan kalkkiliuoksen (kalsiumhydroksidiliuoksen) läpi, sieltä putoaa valkoinen liukenematon kalsiumkarbonaattisakka).
- Kaasupäästöt (jos esimerkiksi tiputat sitruunahappoa ruokasoodan päälle, vapautuu hiilidioksidia).
- Heikosti dissosioituneiden aineiden muodostuminen (esimerkiksi reaktiot, joissa yksi reaktiotuotteista on vesi).
- Ratkaisun hehku.
Esimerkki liuoksen hehkusta on reaktio, jossa käytetään reagenssia, kuten luminoliliuosta (luminoli on monimutkainen kemikaali, joka voi lähettää valoa kemiallisten reaktioiden aikana).

Redox-reaktiot

Redox-reaktiot- muodostavat erityisen kemiallisten reaktioiden luokan. Niiden ominaispiirre on vähintään kahden atomiparin hapetusasteen muutos: toisen hapettuminen (elektronien häviäminen) ja toisen pelkistyminen (elektronien lisäys).

Yhdisteet, jotka alentavat niiden hapetusastetta - hapettimia ja hapetusasteen lisääminen - pelkistäviä aineita. Esimerkiksi:

2Na + Cl 2 → 2NaCl,
- tässä hapettava aine on kloori (se kiinnittää elektroneja itseensä) ja pelkistävä aine natrium (se luovuttaa elektroneja).

Substituutioreaktio NaBr -1 + Cl 2 0 → 2NaCl -1 + Br 2 0 (tyypillinen halogeeneille) viittaa myös redox-reaktioihin. Tässä kloori on hapetin (hyväksyy 1 elektronin) ja natriumbromidi (NaBr) pelkistävä aine (bromiatomi luovuttaa elektronin).

Ammoniumdikromaatin ((NH 4) 2 Cr 2 O 7) hajoamisreaktio viittaa myös redox-reaktioihin:

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

Toinen yleinen kemiallisten reaktioiden luokittelu on niiden erottelu lämpövaikutuksen mukaan. Erottele endotermiset ja eksotermiset reaktiot. Endotermiset reaktiot - kemialliset reaktiot, joihin liittyy ympäristön lämmön absorptio (muista jäähdytysseokset). Eksoterminen (päinvastoin) - kemialliset reaktiot, joihin liittyy lämmön vapautuminen (esimerkiksi palaminen).

Vaaralliset kemialliset reaktiot : "BOMB IN THE SHELL" - hauska vai ei niin?!

Jotkut kemialliset reaktiot tapahtuvat spontaanisti, kun reagoivia aineita sekoitetaan. Tässä tapauksessa muodostuu melko vaarallisia seoksia, jotka voivat räjähtää, syttyä tai myrkyttää. Tässä on yksi niistä!
Joillakin amerikkalaisilla ja englantilaisilla klinikoilla havaittiin outoja ilmiöitä. Altaista kuului silloin tällöin pistoolin laukauksia muistuttavia ääniä, ja yhdessä tapauksessa tyhjennysputki räjähti yhtäkkiä. Onneksi kukaan ei loukkaantunut. Tutkimus osoitti, että syyllinen oli erittäin heikko (0,01 %) natriumatsidi NaN 3 -liuos, jota käytettiin suolaliuosten säilöntäaineena.

Ylimääräistä atsidiliuosta kaadettiin pesualtaisiin useiden kuukausien tai jopa vuosien ajan - joskus jopa 2 litraa päivässä.

Itse natriumatsidi - hydroatsidihapon HN 3 suola - ei räjähdä. Raskasmetallien (kupari, hopea, elohopea, lyijy jne.) atsidit ovat kuitenkin erittäin epävakaita kiteisiä yhdisteitä, jotka räjähtävät kitkan, iskun, kuumennuksen ja valon vaikutuksesta. Räjähdys voi tapahtua jopa vesikerroksen alla! Lyijyatsidia Pb (N 3) 2 käytetään sytytysräjähteenä, mikä heikentää räjähteiden päämassaa. Tähän riittää vain kaksi kymmentä milligrammaa Pb (N 3) 2:ta. Tämä yhdiste on räjähtävämpi kuin nitroglyseriini, ja räjähdysnopeus (räjähdysaallon leviäminen) räjähdyksen aikana saavuttaa 45 km / s - 10 kertaa suurempi kuin TNT: n.

Mutta mistä raskasmetalliatsidit voisivat tulla klinikoilta? Kävi ilmi, että kaikissa tapauksissa pesualtaiden alla olevat tyhjennysputket oli valmistettu kuparista tai messingistä (sellaiset putket taipuvat helposti, varsinkin lämmityksen jälkeen, joten ne on kätevä asentaa viemärijärjestelmään). Altaisiin kaadettu natriumatsidiliuos, joka virtasi tällaisten putkien läpi, reagoi vähitellen niiden pinnan kanssa muodostaen kupariatsidia. Putket piti vaihtaa muovisiin. Kun tällainen vaihto tehtiin yhdellä klinikalla, kävi ilmi, että poistetut kupariputket olivat voimakkaasti tukkeutuneet kiinteästä aineesta. "Miinaraivaukseen" osallistuneet asiantuntijat räjäyttivät nämä putket paikan päällä, jotta ne eivät ottaisi riskejä, taivutellen ne 1 tonnin painoiseksi metallisäiliöksi. Räjähdys oli niin voimakas, että se siirsi säiliötä useita senttejä!

Lääkärit eivät olleet kovin kiinnostuneita räjähteiden muodostumiseen johtaneiden kemiallisten reaktioiden luonteesta. Myöskään kemiallisesta kirjallisuudesta ei ole löydetty kuvausta tästä prosessista. Mutta HN 3:n voimakkaiden hapettavien ominaisuuksien perusteella voidaan olettaa, että tällainen reaktio tapahtui: N-3-anioni, hapettava kupari, muodosti yhden N2-molekyylin ja typpiatomin, josta tuli osa ammoniakkia. Tämä vastaa reaktioyhtälöä: 3NaN 3 + Cu + 3H 2 O → Cu(N 3) 2 + 3NaOH + N 2 + NH 3.

Kaikkien liukoisten metalliatsidien kanssa tekemisissä olevien, myös kemistien, on otettava huomioon pommin muodostumisen vaara nielussa, koska atsideja käytetään erittäin puhtaan typen saamiseksi orgaanisessa synteesissä vaahdotusaineena (vaahdotusaineena kaasutäytteiset materiaalit: vaahtomuovit, huokoinen kumi jne.). Kaikissa tällaisissa tapauksissa on varmistettava, että tyhjennysputket ovat muovia.

Suhteellisen äskettäin atsidit ovat löytäneet uuden sovelluksen autoteollisuudessa. Vuonna 1989 turvatyynyt ilmestyivät joihinkin amerikkalaisten autojen malleihin. Tällainen natriumatsidia sisältävä tyyny on lähes näkymätön taitettuna. Otsikkotörmäyksessä sähkösulake johtaa atsidin erittäin nopeaan hajoamiseen: 2NaN 3 = 2Na+3N 2 . 100 g jauhetta vapauttaa noin 60 litraa typpeä, joka noin 0,04 sekunnissa täyttää tyynyn kuljettajan rinnan edessä ja säästää siten hänen henkensä.

Monet prosessit, joita ilman on mahdotonta kuvitella elämäämme (kuten hengitys, ruoansulatus, fotosynteesi ja vastaavat), liittyvät orgaanisten (ja epäorgaanisten) yhdisteiden erilaisiin kemiallisiin reaktioihin. Katsotaanpa niiden päätyyppejä ja tarkastellaan tarkemmin prosessia, jota kutsutaan yhdistämiseksi (liite).

Mitä kutsutaan kemialliseksi reaktioksi

Ensinnäkin on syytä antaa yleinen määritelmä tälle ilmiölle. Tarkasteltavalla lauseella tarkoitetaan erilaisia ​​monimutkaisia ​​aineiden reaktioita, joiden seurauksena muodostuu alkuperäisistä poikkeavia tuotteita. Tähän prosessiin osallistuvia aineita kutsutaan "reagensseiksi".

Kirjallisesti orgaanisten yhdisteiden (ja epäorgaanisten) kemiallinen reaktio kirjoitetaan erityisillä yhtälöillä. Ulkoisesti ne ovat vähän kuin matemaattisia esimerkkejä lisäyksestä. Kuitenkin yhtäläisyysmerkin ("=") sijasta käytetään nuolia ("→" tai "⇆"). Lisäksi yhtälön oikealla puolella voi joskus olla enemmän aineita kuin vasemmalla. Kaikki ennen nuolta on aineita ennen reaktion alkua (kaavan vasen puoli). Kaikki sen jälkeinen (oikea puoli) on tapahtuneen kemiallisen prosessin seurauksena muodostuneita yhdisteitä.

Esimerkkinä kemiallisesta yhtälöstä voimme tarkastella veden muuttumista vedyksi ja hapeksi sähkövirran vaikutuksesta: 2H 2 O → 2H 2 + O 2. Vesi on ensimmäinen lähtöaine, ja happi ja vety ovat tuotteita.

Toisena, mutta monimutkaisempina esimerkkinä yhdisteiden kemiallisesta reaktiosta voidaan pitää ilmiötä, joka on tuttu jokaiselle ainakin kerran makeisia leiponeelle kotiäidille. Puhumme ruokasoodan sammuttamisesta pöytäetikalla. Meneillään olevaa toimintaa kuvataan seuraavalla yhtälöllä: NaHCO 3 +2 CH 3 COOH → 2CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O. Siitä on selvää, että natriumbikarbonaatin ja etikan vuorovaikutuksessa etikkahapon natriumsuola muodostuu happoa, vettä ja hiilidioksidia.

Luonteeltaan se on fyysisen ja ydinvoiman välissä.

Toisin kuin edelliset, kemiallisiin reaktioihin osallistuvat yhdisteet voivat muuttaa koostumustaan. Eli yhden aineen atomeista voidaan muodostaa useita muita, kuten yllä olevassa veden hajoamisen yhtälössä.

Toisin kuin ydinreaktiot, kemialliset reaktiot eivät vaikuta vuorovaikutuksessa olevien aineiden atomien ytimiin.

Mitkä ovat kemiallisten prosessien tyypit

Yhdisteiden reaktioiden jakautuminen tyypin mukaan tapahtuu eri kriteerien mukaan:

• Käännettävyys / peruuttamattomuus.
• Katalysoivien aineiden ja prosessien läsnäolo/puuttuminen.
• Absorptiolla / lämmön vapautumisella (endotermiset / eksotermiset reaktiot).
• Vaiheiden lukumäärän mukaan: homogeeninen / heterogeeninen ja kaksi hybridilajiketta.
• Muuttamalla vuorovaikutuksessa olevien aineiden hapetusasteita.

Epäorgaanisen kemian kemiallisten prosessien tyypit vuorovaikutusmenetelmän mukaan

Tämä kriteeri on erityinen. Sen avulla erotetaan neljän tyyppisiä reaktioita: yhdistäminen, substituutio, hajoaminen (halkaisu) ja vaihto.

Jokaisen niistä nimi vastaa kuvaamaa prosessia. Toisin sanoen ne yhdistetään, substituutiossa ne muuttuvat toisiksi ryhmiksi, yhden reagenssin hajoamisessa muodostuu useita, ja vaihdossa reaktion osallistujat vaihtavat atomeja keskenään.

Prosessityypit orgaanisen kemian vuorovaikutusmenetelmän mukaan

Suuresta monimutkaisuudesta huolimatta orgaanisten yhdisteiden reaktiot tapahtuvat samalla periaatteella kuin epäorgaaniset. Niillä on kuitenkin hieman erilaiset nimet.

Joten yhdistelmä- ja hajoamisreaktioita kutsutaan "lisäykseksi", samoin kuin "katkaisuksi" (eliminaatioksi) ja suoraan orgaaniseksi hajoamiseksi (tässä kemian osassa on kahta tyyppiä halkaisuprosesseja).

Muita orgaanisten yhdisteiden reaktioita ovat substituutio (nimi ei muutu), uudelleenjärjestely (vaihto) ja redox-prosessit. Huolimatta niiden esiintymismekanismien samankaltaisuudesta, orgaanisessa aineessa ne ovat monitahoisempia.

Yhdisteen kemiallinen reaktio

Kun otetaan huomioon erilaiset prosessit, joihin aineet osallistuvat orgaanisessa ja epäorgaanisessa kemiassa, on syytä tarkastella yhdistettä tarkemmin.

Tämä reaktio eroaa kaikista muista siinä, että riippumatta reagenssien lukumäärästä sen alussa, ne kaikki yhdistyvät lopulta yhdeksi.

Esimerkkinä voidaan muistaa kalkin sammutusprosessi: CaO + H 2 O → Ca (OH) 2. Tässä tapauksessa tapahtuu kalsiumoksidin (poltetun kalkin) yhdistelmän reaktio vetyoksidin (veden) kanssa. Tämän seurauksena muodostuu kalsiumhydroksidia (sammutettua kalkkia) ja vapautuu lämmintä höyryä. Muuten, tämä tarkoittaa, että tämä prosessi on todella eksoterminen.

Yhdistelmäreaktioyhtälö

Kaavamaisesti tarkasteltava prosessi voidaan kuvata seuraavasti: A+BV → ABC. Tässä kaavassa ABV on äskettäin muodostettu A - yksinkertainen reagenssi ja BV - monimutkaisen yhdisteen muunnos.

On syytä huomata, että tämä kaava on ominaista myös lisäys- ja yhdistämisprosessille.

Esimerkkejä tarkasteltavasta reaktiosta ovat natriumoksidin ja hiilidioksidin (NaO 2 + CO 2 (t 450-550 °C) → Na 2 CO 3) vuorovaikutus sekä rikkioksidin vuorovaikutus hapen kanssa (2SO 2 + O 2 → 2SO 3).

Useat monimutkaiset yhdisteet pystyvät myös reagoimaan toistensa kanssa: AB + VG → ABVG. Esimerkiksi kaikki sama natriumoksidi ja vetyoksidi: NaO 2 + H 2 O → 2NaOH.

Reaktio-olosuhteet epäorgaanisissa yhdisteissä

Kuten edellisestä yhtälöstä käy ilmi, tarkasteltavana olevaan vuorovaikutukseen voivat tulla aineet, joiden monimutkaisuusaste vaihtelee.

Tässä tapauksessa yksinkertaisille epäorgaanista alkuperää oleville reagensseille yhdisteen (A + B → AB) redox-reaktiot ovat mahdollisia.

Esimerkkinä voidaan tarkastella kolmiarvoisen aineen saamisprosessia, jota varten kloorin ja ferumin (raudan) välillä suoritetaan yhdistereaktio: 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3.

Jos puhumme monimutkaisten epäorgaanisten aineiden (AB + VG → ABVG) vuorovaikutuksesta, niissä voi tapahtua prosesseja, jotka vaikuttavat ja eivät vaikuta niiden valenssiin.

Tämän havainnollistamiseksi kannattaa harkita esimerkkiä kalsiumbikarbonaatin muodostumisesta hiilidioksidista, vetyoksidista (vedestä) ja valkoisesta elintarvikeväristä E170 (kalsiumkarbonaatti): CO 2 + H 2 O + CaCO 3 → Ca (CO) 3) 2. Tässä tapauksessa sillä on klassinen kytkentäreaktio. Toteutuksen aikana reagenssien valenssi ei muutu.

Hieman täydellisempi (kuin ensimmäinen) kemiallinen yhtälö 2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3 on esimerkki redox-prosessista yksinkertaisten ja monimutkaisten epäorgaanisten reagenssien: kaasun (kloori) ja suolan (rautakloridi) vuorovaikutuksessa.

Additioreaktioiden tyypit orgaanisessa kemiassa

Kuten neljännessä kappaleessa jo mainittiin, orgaanista alkuperää olevissa aineissa kyseistä reaktiota kutsutaan "lisäykseksi". Yleensä siihen osallistuvat monimutkaiset aineet, joissa on kaksois- (tai kolmoissidos).

Esimerkiksi dibromin ja eteenin välinen reaktio, joka johtaa 1,2-dibromietaanin muodostumiseen: (C 2 H 4) CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → (C2H4Br2) BrCH 2 - CH 2 Br. Muuten, samanlaiset merkit ja miinus ("=" ja "-") tässä yhtälössä osoittavat sidoksia monimutkaisen aineen atomien välillä. Tämä on ominaisuus orgaanisten aineiden kaavojen kirjoittamisessa.

Riippuen siitä, mitkä yhdisteet toimivat reagensseina, tarkasteltavana olevasta lisäysprosessista erotetaan useita eri muotoja:

• Hydraus (vetymolekyylejä H lisätään moninkertaista sidosta pitkin).
• Hydrohalogenointi (lisätään vetyhalogenidia).
• Halogenointi (halogeenien Br2, Cl2 ja vastaavien lisäys).
• Polymerointi (suuren molekyylipainon omaavien aineiden muodostuminen useista pienimolekyylipainoisista yhdisteistä).

Esimerkkejä additioreaktioista (yhdisteet)

Kun on lueteltu tarkasteltavan prosessin lajikkeet, kannattaa käytännössä oppia joitain esimerkkejä yhdistereaktiosta.

Hydrauksen esimerkkinä voidaan kiinnittää huomiota yhtälöön propeenin vuorovaikutukselle vedyn kanssa, jonka seurauksena propaania ilmaantuu: (C 3 H 6) CH 3 -CH \u003d CH 2 + H 2 → (C 3H 8) CH3-CH2-CH3.

Orgaanisessa kemiassa kloorivetyhapon ja eteenin välillä voi tapahtua yhdiste (lisäys)reaktio, jolloin muodostuu kloorietaania: (C 2 H 4 ) CH 2 = CH 2 + HCl → CH 3 - CH 2 -Cl (C 2 H 5 Cl). Esitetty yhtälö on esimerkki hydrohalogenoinnista.

Mitä tulee halogenointiin, se voidaan havainnollistaa dikloorin ja eteenin välisellä reaktiolla, joka johtaa 1,2-dikloorietaanin muodostumiseen: (C 2 H 4 ) CH 2 = CH 2 + Cl 2 → (C2H4Cl2) ClCH 2 -CH 2 Cl .

Orgaanisen kemian ansiosta muodostuu monia hyödyllisiä aineita. Etyleenimolekyylien liittämisreaktio (kiinnittyminen) radikaalipolymeroinnin initiaattorin kanssa ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta on vahvistus tälle: n CH 2 \u003d CH 2 (R- ja UV-valo) → (-CH 2 -CH 2 -) n . Tällä tavalla muodostunut aine tunnetaan hyvin jokaiselle henkilölle polyeteenin nimellä.

Tästä materiaalista valmistetaan erilaisia ​​pakkauksia, pusseja, astioita, putkia, eristemateriaaleja ja paljon muuta. Tämän aineen ominaisuus on sen kierrätysmahdollisuus. Polyeteenin suosio johtuu siitä, että se ei hajoa, minkä vuoksi ympäristönsuojelijat suhtautuvat siihen kielteisesti. Viime vuosina on kuitenkin löydetty tapa hävittää polyeteenituotteet turvallisesti. Tätä varten materiaali käsitellään typpihapolla (HNO 3). Sen jälkeen tietyntyyppiset bakteerit pystyvät hajottamaan tämän aineen turvallisiksi komponenteiksi.

Yhteyden (lisäyksen) reaktiolla on tärkeä rooli luonnossa ja ihmisen elämässä. Lisäksi tiedemiehet käyttävät sitä usein laboratorioissa uusien aineiden syntetisoimiseen erilaisia ​​tärkeitä tutkimuksia varten.

MÄÄRITELMÄ

Kemiallinen reaktio kutsutaan aineiden muutokseksi, jossa niiden koostumus ja (tai) rakenne muuttuvat.

Useimmiten kemialliset reaktiot ymmärretään prosessiksi, jossa alkuperäiset aineet (reagenssit) muuttuvat lopullisiksi aineiksi (tuotteiksi).

Kemialliset reaktiot kirjoitetaan kemiallisilla yhtälöillä, jotka sisältävät lähtöaineiden ja reaktiotuotteiden kaavat. Massan säilymislain mukaan kemiallisen yhtälön vasemmalla ja oikealla puolella kunkin alkuaineen atomien lukumäärä on sama. Yleensä lähtöaineiden kaavat kirjoitetaan yhtälön vasemmalle puolelle ja tulojen kaavat oikealle. Yhtälön vasemman ja oikean osan kunkin alkuaineen atomien lukumäärän yhtäläisyys saavutetaan sijoittamalla stökiömetriset kokonaisluvut aineiden kaavojen eteen.

Kemialliset yhtälöt voivat sisältää lisätietoa reaktion ominaisuuksista: lämpötilasta, paineesta, säteilystä jne., mikä on osoitettu vastaavalla symbolilla yhtäläisyysmerkin yläpuolella (tai "alla").

Kaikki kemialliset reaktiot voidaan ryhmitellä useisiin luokkiin, joilla on tietyt ominaisuudet.

Kemiallisten reaktioiden luokitus lähtö- ja tuloksena olevien aineiden lukumäärän ja koostumuksen mukaan

Tämän luokituksen mukaan kemialliset reaktiot jaetaan yhdistelmä-, hajoamis-, substituutio-, vaihtoreaktioihin.

Tuloksena yhdistereaktiot kahdesta tai useammasta (monimutkaisesta tai yksinkertaisesta) aineesta muodostuu yksi uusi aine. Yleensä tällaisen kemiallisen reaktion yhtälö näyttää tältä:

Esimerkiksi:

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

Yhdistelmäreaktiot ovat useimmissa tapauksissa eksotermisiä, ts. virtaa lämmön vapautuessa. Jos reaktiossa on mukana yksinkertaisia ​​aineita, niin tällaiset reaktiot ovat useimmiten redox-reaktiota (ORD), ts. esiintyy alkuaineiden hapetustilojen muuttuessa. On mahdotonta sanoa yksiselitteisesti, voidaanko yhdisteen reaktio monimutkaisten aineiden välillä katsoa OVR:n ansioksi.

Reaktiot, joissa yhdestä monimutkaisesta aineesta muodostuu useita muita uusia aineita (monimutkaisia ​​tai yksinkertaisia), luokitellaan hajoamisreaktiot. Yleisesti ottaen kemiallisen hajoamisreaktion yhtälö näyttää tältä:

Esimerkiksi:

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 + 4H 2 O (7)

Useimmat hajoamisreaktiot etenevät kuumentamalla (1,4,5). Hajoaminen sähkövirran vaikutuksesta on mahdollista (2). Happipitoisten happojen (1, 3, 4, 5, 7) kiteisten hydraattien, happojen, emästen ja suolojen hajoaminen etenee muuttamatta alkuaineiden hapetusasteita, ts. nämä reaktiot eivät koske OVR:ää. OVR-hajoamisreaktioihin kuuluu korkeammissa hapetusasteissa olevien alkuaineiden muodostamien oksidien, happojen ja suolojen hajoaminen (6).

Hajoamisreaktioita löytyy myös orgaanisesta kemiasta, mutta muilla nimillä - krakkaus (8), dehydraus (9):

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

C 4 H 10 \u003d C 4 H 6 + 2 H 2 (9)

klo korvausreaktiot yksinkertainen aine on vuorovaikutuksessa monimutkaisen aineen kanssa muodostaen uuden yksinkertaisen ja uuden monimutkaisen aineen. Yleisesti ottaen kemiallisen substituutioreaktion yhtälö näyttää tältä:

Esimerkiksi:

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

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H2 (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)

Substituutioreaktiot ovat enimmäkseen redox-reaktioita (1 - 4, 7). Esimerkkejä hajoamisreaktioista, joissa hapetusasteet eivät muutu, on vähän (5, 6).

Vaihda reaktioita kutsutaan monimutkaisten aineiden välillä tapahtuvia reaktioita, joissa ne vaihtavat aineosaan. Yleensä tätä termiä käytetään reaktioihin, joissa on mukana ioneja vesiliuoksessa. Yleensä kemiallisen vaihtoreaktion yhtälö näyttää tältä:

AB + CD = AD + CB

Esimerkiksi:

CuO + 2HCl \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)

Vaihtoreaktiot eivät ole redox-reaktioita. Näiden vaihtoreaktioiden erikoistapaus ovat neutralointireaktiot (happojen ja alkalien vuorovaikutusreaktiot) (2). Vaihtoreaktiot etenevät suuntaan, jossa ainakin yksi aineista poistuu reaktiopallosta kaasumaisen aineen (3), sakan (4, 5) tai vähän dissosioituvan yhdisteen, useimmiten veden (1, 2).

Kemiallisten reaktioiden luokitus hapetustilojen muutosten mukaan

Reaktanttien ja reaktiotuotteiden muodostavien alkuaineiden hapetusasteiden muutoksesta riippuen kaikki kemialliset reaktiot jaetaan redox- (1, 2) ja hapetusastetta muuttamatta tapahtuviin (3, 4).

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

Mg 0 - 2e \u003d Mg 2+ (pelkistävä aine)

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

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

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

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

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

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

Kemiallisten reaktioiden luokittelu lämpövaikutuksen mukaan

Riippuen siitä, vapautuuko tai absorboituuko lämpöä (energiaa) reaktion aikana, kaikki kemialliset reaktiot jaetaan ehdollisesti vastaavasti ekso- (1, 2) ja endotermisiin (3). Reaktion aikana vapautuvaa tai absorboitunutta lämpöä (energiaa) kutsutaan reaktion lämmöksi. Jos yhtälö osoittaa vapautuneen tai absorboidun lämmön määrän, tällaisia ​​yhtälöitä kutsutaan termokemiallisiksi.

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)

Kemiallisten reaktioiden luokitus reaktion suunnan mukaan

Reaktion suunnan mukaan on reversiibelit (kemialliset prosessit, joiden tuotteet pystyvät reagoimaan keskenään samoissa olosuhteissa, joissa ne saadaan, jolloin muodostuu lähtöaineita) ja irreversiibelit (kemialliset prosessit, joiden tuotteet eivät pysty reagoimaan keskenään muodostaen lähtöaineita ).

Reversiibelien reaktioiden kohdalla yhtälö kirjoitetaan yleensä seuraavasti:

A + B ↔ AB

Esimerkiksi:

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

Esimerkkejä peruuttamattomista reaktioista ovat seuraavat reaktiot:

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

Todiste reaktion peruuttamattomuudesta voi toimia kaasumaisen aineen, sakan tai vähän dissosioituvan yhdisteen, useimmiten veden, reaktiotuotteina.

Kemiallisten reaktioiden luokittelu katalyytin läsnäolon perusteella

Tästä näkökulmasta katsottuna erotetaan katalyyttiset ja ei-katalyyttiset reaktiot.

Katalyytti on aine, joka nopeuttaa kemiallista reaktiota. Katalyyttisiä reaktioita kutsutaan katalyyttisiksi. Jotkut reaktiot ovat yleensä mahdottomia ilman katalyytin läsnäoloa:

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

Usein yksi reaktiotuotteista toimii katalyyttinä, joka nopeuttaa tätä reaktiota (autokatalyyttiset reaktiot):

MeO + 2HF \u003d MeF 2 + H 2 O, jossa Me on metalli.

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

1. Mitä reaktioita kutsutaan vaihtoreaktioksi? Miten ne eroavat yhdistelmä-, hajoamis- ja substituutioreaktioista?
Vaihtoreaktiot ovat reaktioita, joissa kaksi monimutkaista ainetta vaihtavat osansa. Näin ollen monimutkaisista aineista muodostuu monimutkaisia ​​aineita. Kun hajoamisreaktioissa yhdestä monimutkaisesta aineesta muodostuu useita yksinkertaisia ​​tai monimutkaisia ​​aineita, yhdistelmäreaktioissa yksi monimutkainen aine muodostuu useista yksinkertaisista tai monimutkaisista aineista, substituutioreaktioissa yksi monimutkainen ja yksi yksinkertainen aine yhdestä yksinkertaisesta ja yhdestä monimutkainen aine.

2. Voidaanko väittää, että minkä tahansa metallin karbonaattiliuoksen ja hapon vuorovaikutus on vain vaihtoreaktio? Miksi?

3. Kirjoita ratkaisujen välisten vaihtoreaktioiden yhtälöt:
a) kalsiumkloridi ja natriumfosfaatti;
b) rikkihappo ja rauta(III)hydroksidi.

4. Mikä vaihtoreaktioista, minkä kaaviot

juoksee loppuun asti? Käytä vastausta varten taulukkoa hydroksidien ja suolojen vesiliukoisuudesta.

5. Määritä natriumhydroksidin määrä, joka tarvitaan neutraloimaan täysin 980 g 30-prosenttista fosforihappoliuosta.

6. Laske aineen määrä ja sakan massa, joka muodostuu 980 g:n 20 % kupari(II)sulfaattiliuoksen ja tarvittavan kaliumhydroksidimäärän vuorovaikutuksessa.

Osa I

1. Yhteysreaktiot ovat hajoamisreaktion "kemiallinen antonyymi".

2. Kirjoita ylös yhdistereaktion merkit:
- 2 yksinkertaista tai monimutkaista ainetta osallistuu reaktioon;
- muodostuu yksi kompleksi;
- lämpöä vapautuu.

3. Määritä valittujen ominaisuuksien perusteella yhdisteen reaktiot.
Yhdistelmäreaktiot ovat reaktioita, jotka johtavat yhden monimutkaisen aineen muodostumiseen yhdestä tai useammasta yksinkertaisesta tai monimutkaisesta aineesta.

Reaktion suunnan mukaan ne jaetaan:

Osa II

1. Kirjoita muistiin kemiallisten reaktioiden yhtälöt:

2. Kirjoita kloorin välisten kemiallisten reaktioiden yhtälöt:
1) ja natrium 2Na+Cl2=2NaCl
2) ja kalsium Ca+Cl2=CaCl2
3) ja rauta rauta(III)kloridin muodostamiseksi 2Fe+3Cl2=2FeCl3

3. Kuvaile reaktiota

4. Kuvaile reaktiota

5. Kirjoita muistiin kaavioiden mukaisesti etenevien yhdistereaktioiden yhtälöt:

6. Järjestä kertoimet reaktioyhtälöihin, joiden kaaviot ovat:

7. Ovatko seuraavat väittämät oikein?
A. Useimmat yhdistereaktiot ovat eksotermisiä.
B. Lämpötilan noustessa kemiallisen reaktion nopeus kasvaa.
1) Molemmat väitteet ovat oikein

8. Laske vedyn tilavuus ja rikin massa, joka tarvitaan muodostamaan 85 g rikkivetyä.