Klasifikasi reaksi kimia dalam kimia anorganik dan organik dilakukan berdasarkan berbagai fitur klasifikasi, yang rinciannya diberikan dalam tabel di bawah ini.
Dengan mengubah keadaan oksidasi unsur
Tanda pertama klasifikasi adalah dengan mengubah derajat oksidasi unsur-unsur yang membentuk reaktan dan produk.
a) redoks
b) tanpa mengubah keadaan oksidasi
redoks disebut reaksi yang disertai dengan perubahan bilangan oksidasi unsur-unsur kimia yang menyusun pereaksi. Redoks dalam kimia anorganik mencakup semua reaksi substitusi dan reaksi dekomposisi dan senyawa yang melibatkan setidaknya satu zat sederhana. Reaksi yang berlangsung tanpa mengubah bilangan oksidasi unsur-unsur yang membentuk reaktan dan produk reaksi mencakup semua reaksi pertukaran.
Menurut jumlah dan komposisi reagen dan produk
Reaksi kimia diklasifikasikan menurut sifat prosesnya, yaitu menurut jumlah dan komposisi reaktan dan produk.
Reaksi koneksi reaksi kimia disebut, sebagai akibatnya molekul kompleks diperoleh dari beberapa yang lebih sederhana, misalnya:
4Li + O2 = 2Li2O
Reaksi penguraian disebut reaksi kimia, sebagai akibatnya molekul sederhana diperoleh dari yang lebih kompleks, misalnya:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2
Reaksi penguraian dapat dipandang sebagai proses yang berbanding terbalik dengan senyawa.
reaksi substitusi disebut reaksi kimia, akibatnya atom atau kelompok atom dalam molekul suatu zat digantikan oleh atom atau kelompok atom lain, misalnya:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Ciri pembeda mereka adalah interaksi zat sederhana dengan zat kompleks. Reaksi seperti itu ada dalam kimia organik.
Namun, konsep "substitusi" dalam organik lebih luas daripada dalam kimia anorganik. Jika ada atom atau gugus fungsi dalam molekul zat asli yang digantikan oleh atom atau gugus lain, ini juga merupakan reaksi substitusi, meskipun dari sudut pandang kimia anorganik, prosesnya terlihat seperti reaksi pertukaran.
- pertukaran (termasuk netralisasi).
Reaksi pertukaran sebutkan reaksi kimia yang terjadi tanpa mengubah bilangan oksidasi unsur dan mengakibatkan terjadinya pertukaran bagian penyusun reagen, contoh :
AgNO3 + KBr = AgBr + KNO3
Berlari ke arah yang berlawanan jika memungkinkan.
Jika memungkinkan, lanjutkan ke arah yang berlawanan - reversibel dan ireversibel.
reversibel disebut reaksi kimia yang terjadi pada suhu tertentu secara bersamaan dalam dua arah yang berlawanan dengan kecepatan yang sepadan. Saat menulis persamaan reaksi seperti itu, tanda sama dengan diganti dengan panah yang berlawanan arah. Contoh paling sederhana dari reaksi reversibel adalah sintesis amonia dengan interaksi nitrogen dan hidrogen:
N 2 + 3H 2 2NH 3
ireversibel adalah reaksi yang berlangsung hanya dalam arah maju, sebagai akibatnya produk yang terbentuk tidak berinteraksi satu sama lain. Ireversibel termasuk reaksi kimia yang menghasilkan pembentukan senyawa yang sedikit terdisosiasi, sejumlah besar energi dilepaskan, serta reaksi di mana produk akhir meninggalkan bidang reaksi dalam bentuk gas atau dalam bentuk endapan, misalnya:
HCl + NaOH = NaCl + H2O
2Ca + O 2 \u003d 2CaO
BaBr2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaBr
Dengan efek termal
eksotermis adalah reaksi kimia yang melepaskan panas. Simbol untuk perubahan entalpi (kandungan panas) adalah H, dan efek termal dari reaksi adalah Q. Untuk reaksi eksoterm, Q > 0, dan H< 0.
endotermik disebut reaksi kimia yang berlangsung dengan penyerapan kalor. Untuk reaksi endoterm Q< 0, а ΔH > 0.
Reaksi kopling umumnya akan menjadi reaksi eksotermik, dan reaksi dekomposisi akan menjadi endotermik. Pengecualian yang jarang adalah reaksi nitrogen dengan oksigen - endotermik:
N2 + O2 → 2NO - Q
Berdasarkan fase
homogen disebut reaksi yang terjadi dalam medium homogen (zat homogen, dalam satu fase, misalnya, g-g, reaksi dalam larutan).
heterogen disebut reaksi yang terjadi dalam media yang tidak homogen, pada permukaan kontak zat yang bereaksi dalam fase yang berbeda, misalnya, padat dan gas, cair dan gas, dalam dua cairan yang tidak bercampur.
Dengan menggunakan katalis
Katalis adalah zat yang mempercepat reaksi kimia.
reaksi katalitik melanjutkan hanya dengan adanya katalis (termasuk yang enzimatik).
Reaksi non-katalitik berjalan tanpa adanya katalis.
Berdasarkan jenis pecahnya
Menurut jenis pemutusan ikatan kimia pada molekul awal, reaksi homolitik dan heterolitik dibedakan.
homolitik disebut reaksi di mana, sebagai akibat dari pemutusan ikatan, terbentuk partikel yang memiliki elektron tidak berpasangan - radikal bebas.
Heterolitik disebut reaksi yang berlangsung melalui pembentukan partikel ionik - kation dan anion.
- homolitik (celah sama, setiap atom menerima 1 elektron)
- heterolitik (kesenjangan yang tidak sama - seseorang mendapat sepasang elektron)
Radikal(rantai) reaksi kimia yang melibatkan radikal disebut, misalnya:
CH 4 + Cl 2 hv → CH 3 Cl + HCl
ionik disebut reaksi kimia yang berlangsung dengan partisipasi ion, misalnya:
KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl
Elektrofilik mengacu pada reaksi heterolitik senyawa organik dengan elektrofil - partikel yang membawa muatan positif keseluruhan atau fraksional. Mereka dibagi menjadi reaksi substitusi elektrofilik dan adisi elektrofilik, misalnya:
C 6 H 6 + Cl 2 FeCl3 → C 6 H 5 Cl + HCl
H 2 C \u003d CH 2 + Br 2 → BrCH 2 -CH 2 Br
Nukleofilik mengacu pada reaksi heterolitik senyawa organik dengan nukleofil - partikel yang membawa muatan negatif bilangan bulat atau pecahan. Mereka dibagi menjadi substitusi nukleofilik dan reaksi adisi nukleofilik, misalnya:
CH 3 Br + NaOH → CH 3 OH + NaBr
CH 3 C (O) H + C 2 H 5 OH → CH 3 CH (OC 2 H 5) 2 + H 2 O
Klasifikasi reaksi organik
Klasifikasi reaksi organik diberikan dalam tabel:
Semua zat dapat dibagi menjadi: sederhana (terdiri dari atom-atom dari satu unsur kimia) dan kompleks (terdiri dari atom-atom dari unsur kimia yang berbeda). Zat dasar dibagi menjadi logam dan bukan logam.
Logam memiliki karakteristik kilau "logam", kelenturan, kelenturan, dapat digulung menjadi lembaran atau ditarik menjadi kawat, memiliki konduktivitas termal dan listrik yang baik. Pada suhu kamar, semua logam kecuali merkuri berada dalam keadaan padat.
Non-logam tidak memiliki kilau, rapuh, dan tidak menghantarkan panas dan listrik dengan baik. Pada suhu kamar, beberapa non-logam berada dalam keadaan gas.
Senyawa dibagi menjadi organik dan anorganik.
Organik senyawa yang biasa disebut senyawa karbon. Senyawa organik adalah bagian dari jaringan biologis dan merupakan dasar kehidupan di Bumi.
Semua koneksi lain disebut anorganik (jarang mineral). Senyawa karbon sederhana (CO, CO2 dan sejumlah lainnya) biasanya disebut sebagai senyawa anorganik, mereka biasanya dipertimbangkan dalam kimia anorganik.
Klasifikasi senyawa anorganik
Zat anorganik dibagi menjadi beberapa kelas baik berdasarkan komposisi (biner dan multi-elemen; mengandung oksigen, mengandung nitrogen, dll.) atau berdasarkan karakteristik fungsional.
Garam, asam, basa, dan oksida adalah di antara kelas yang paling penting dari senyawa anorganik yang diisolasi menurut karakteristik fungsionalnya.
garam adalah senyawa yang terdisosiasi dalam larutan menjadi kation logam dan residu asam. Contoh garam adalah, misalnya, barium sulfat BaSO 4 dan seng klorida ZnCl 2 .
asam- zat yang berdisosiasi dalam larutan dengan pembentukan ion hidrogen. Contoh asam anorganik adalah asam klorida (HCl), sulfat (H2SO4), nitrat (HNO3), fosfat (H3PO4). Sifat kimia yang paling khas dari asam adalah kemampuannya untuk bereaksi dengan basa untuk membentuk garam. Menurut tingkat disosiasi dalam larutan encer, asam dibagi menjadi asam kuat, asam dengan kekuatan sedang dan asam lemah. Menurut kemampuan redoks, asam pengoksidasi (HNO 3) dan asam pereduksi (HI, H 2 S) dibedakan. Asam bereaksi dengan basa, oksida amfoter dan hidroksida membentuk garam.
Yayasan- zat yang berdisosiasi dalam larutan dengan pembentukan hanya anion hidroksida (OH 1-). Basa yang larut dalam air disebut basa (KOH, NaOH). Sifat khas basa adalah interaksi dengan asam untuk membentuk garam dan air.
oksida adalah senyawa dari dua unsur, salah satunya adalah oksigen. Ada oksida basa, asam dan amfoter. Oksida basa hanya dibentuk oleh logam (CaO, K 2 O), mereka sesuai dengan basa (Ca (OH) 2, KOH). Oksida asam dibentuk oleh non-logam (SO 3, P 2 O 5) dan logam yang menunjukkan tingkat oksidasi yang tinggi (Mn 2 O 7), mereka sesuai dengan asam (H 2 SO 4, H 3 PO 4, HMnO 4 ). Oksida amfoter, tergantung pada kondisinya, menunjukkan sifat asam dan basa, berinteraksi dengan asam dan basa. Ini termasuk Al 2 O 3 , ZnO, Cr 2 O 3 dan sejumlah lainnya. Ada oksida yang tidak menunjukkan sifat basa atau asam. Oksida semacam itu disebut acuh tak acuh (N 2 O, CO, dll.)
Klasifikasi senyawa organik
Karbon dalam senyawa organik, sebagai suatu peraturan, membentuk struktur yang stabil berdasarkan ikatan karbon-karbon. Dalam kemampuannya untuk membentuk struktur seperti itu, karbon tidak tertandingi oleh unsur-unsur lain. Sebagian besar molekul organik terdiri dari dua bagian: fragmen yang tetap tidak berubah selama reaksi, dan kelompok yang mengalami transformasi. Dalam hal ini, kepemilikan zat organik untuk satu atau kelas lain dan sejumlah senyawa ditentukan.
Fragmen molekul senyawa organik yang tidak berubah biasanya dianggap sebagai tulang punggung molekul. Ini mungkin hidrokarbon atau heterosiklik di alam. Dalam hal ini, empat rangkaian besar senyawa dapat dibedakan secara konvensional: aromatik, heterosiklik, alisiklik dan asiklik.
Dalam kimia organik, seri tambahan juga dibedakan: hidrokarbon, senyawa yang mengandung nitrogen, senyawa yang mengandung oksigen, senyawa yang mengandung sulfur, senyawa yang mengandung halogen, senyawa organologam, senyawa organosilikon.
Akibat penggabungan deret fundamental tersebut, maka terbentuklah deret senyawa, misalnya: "Hidrokarbon asiklik", "Senyawa yang mengandung nitrogen aromatik".
Adanya gugus fungsi atau atom unsur tertentu menentukan apakah senyawa tersebut termasuk dalam kelas yang sesuai. Di antara kelas utama senyawa organik, alkana, benzena, senyawa nitro dan nitroso, alkohol, fenol, furan, eter, dan sejumlah besar lainnya dibedakan.
Jenis ikatan kimia
Ikatan kimia adalah interaksi yang mengikat dua atau lebih atom, molekul, atau kombinasinya. Pada dasarnya, ikatan kimia adalah gaya tarik listrik antara elektron bermuatan negatif dan inti atom bermuatan positif. Besarnya gaya tarik menarik ini terutama bergantung pada konfigurasi elektron kulit terluar atom.
Kemampuan atom untuk membentuk ikatan kimia ditandai dengan valensinya. Elektron yang terlibat dalam pembentukan ikatan kimia disebut elektron valensi.
Ada beberapa jenis ikatan kimia: kovalen, ionik, hidrogen, logam.
Di pendidikan Ikatan kovalen ada tumpang tindih parsial awan elektron atom berinteraksi, pasangan elektron terbentuk. Ikatan kovalen semakin kuat, semakin banyak awan elektron yang saling tumpang tindih.
Membedakan ikatan kovalen polar dan non polar.
Jika molekul diatomik terdiri dari atom identik (H2, N2), maka awan elektron didistribusikan di ruang angkasa secara simetris terhadap kedua atom. Ikatan kovalen ini disebut non-polar (homeopolar). Jika molekul diatomik terdiri dari atom-atom yang berbeda, maka awan elektron bergeser ke arah atom dengan elektronegativitas relatif yang lebih tinggi. Ikatan kovalen ini disebut kutub (heteropolar). Contoh senyawa dengan ikatan seperti itu adalah HCl, HBr, HJ.
Dalam contoh yang dipertimbangkan, masing-masing atom memiliki satu elektron tidak berpasangan; ketika dua atom tersebut berinteraksi, pasangan elektron yang sama dibuat - ikatan kovalen muncul. Atom nitrogen yang tidak tereksitasi memiliki tiga elektron yang tidak berpasangan; karena elektron ini, nitrogen dapat berpartisipasi dalam pembentukan tiga ikatan kovalen (NH 3). Sebuah atom karbon dapat membentuk 4 ikatan kovalen.
Tumpang tindih awan elektron hanya mungkin jika mereka memiliki orientasi timbal balik tertentu, sedangkan wilayah yang tumpang tindih terletak pada arah tertentu sehubungan dengan atom yang berinteraksi. Dengan kata lain, ikatan kovalen adalah arah.
Energi ikatan kovalen berkisar antara 150-400 kJ/mol.
Ikatan kimia antara ion, yang dilakukan oleh gaya tarik elektrostatik, disebut ikatan ion . Ikatan ionik dapat dipandang sebagai batas ikatan kovalen polar. Tidak seperti ikatan kovalen, ikatan ionik tidak terarah atau tidak jenuh.
Jenis ikatan kimia yang penting adalah ikatan elektron dalam logam. Logam terdiri dari ion positif, yang ditahan di simpul kisi kristal, dan elektron bebas. Ketika kisi kristal terbentuk, orbital valensi atom tetangga tumpang tindih dan elektron bergerak bebas dari satu orbital ke orbital lainnya. Elektron ini tidak lagi milik atom logam tertentu, mereka berada di orbital raksasa yang membentang di seluruh kisi kristal. Ikatan kimia yang dihasilkan dari pengikatan ion positif dari kisi logam oleh elektron bebas disebut metalik.
Mungkin ada ikatan lemah antara molekul (atom) zat. Salah satu yang paling penting - ikatan hidrogen , yang mungkin antarmolekul dan intramolekul. Ikatan hidrogen terjadi antara atom hidrogen dari suatu molekul (sebagian bermuatan positif) dan elemen molekul yang sangat elektronegatif (fluor, oksigen, dll.).
Energi ikatan hidrogen jauh lebih kecil daripada energi ikatan kovalen dan tidak melebihi 10 kJ/mol. Namun, energi ini cukup untuk menciptakan asosiasi molekul yang menyulitkan molekul untuk berpisah satu sama lain. Ikatan hidrogen memainkan peran penting dalam molekul biologis (protein dan asam nukleat) dan sangat menentukan sifat air.
Pasukan Van der Waals juga dianggap ikatan yang lemah. Mereka disebabkan oleh fakta bahwa dua molekul netral (atom) pada jarak yang sangat dekat tertarik secara lemah karena interaksi elektromagnetik dari elektron dan inti dari satu molekul dengan elektron dan inti dari yang lain.
Menurut jumlah dan komposisi zat awal dan zat yang diperoleh, reaksi kimia adalah:
- koneksi- dari dua atau lebih zat terbentuk satu zat kompleks:
Fe + S = FeS
(ketika serbuk besi dan belerang dipanaskan, besi sulfida terbentuk) - ekspansi- dua atau lebih zat terbentuk dari satu zat kompleks:
2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2
(air terurai menjadi hidrogen dan oksigen ketika arus listrik dilewatkan) - Pergantian- atom zat sederhana menggantikan salah satu unsur dalam zat kompleks:
Fe + CuCl 2 = Cu↓ + FeCl 2
(besi menggantikan tembaga dari larutan tembaga(II) klorida) - menukarkan- 2 zat kompleks bertukar bagian penyusunnya:
HCl + NaOH = NaCl + H2O
(reaksi netralisasi - asam klorida bereaksi dengan natrium hidroksida untuk membentuk natrium klorida dan air)
Reaksi yang berlangsung dengan pelepasan energi (panas) disebut eksotermis. Ini termasuk reaksi pembakaran, seperti belerang:
S + O 2 \u003d SO 2 + Q
Sulfur oksida (IV) terbentuk, pelepasan energi dilambangkan dengan + Q
Reaksi yang memerlukan energi, yaitu berlangsung dengan penyerapan energi, disebut endotermik. Reaksi endoterm adalah penguraian air di bawah aksi arus listrik:
2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 - Q
Reaksi yang disertai dengan perubahan bilangan oksidasi unsur, yaitu transisi elektron, disebut redoks:
Fe 0 + S 0 \u003d Fe +2 S -2
Kebalikannya adalah statis elektronik reaksi, sering disebut sederhana reaksi yang terjadi tanpa mengubah keadaan oksidasi. Ini termasuk semua reaksi pertukaran:
H +1 Cl -1 + Na +1 O -2 H +1 = Na +1 Cl -1 + H 2 +1 O -2
(Ingat bahwa derajat oksidasi zat yang terdiri dari dua unsur secara numerik sama dengan valensi, tanda ditempatkan sebelum nomor)
2. Pengalaman. Melakukan reaksi yang mengkonfirmasi komposisi kualitatif garam yang diusulkan, misalnya, tembaga sulfat (II)
Komposisi kualitatif garam dibuktikan dengan reaksi yang disertai dengan pengendapan atau evolusi gas dengan bau atau warna yang khas. Pengendapan terjadi ketika zat yang tidak larut diperoleh (ditentukan dari tabel kelarutan). Gas dilepaskan ketika asam lemah (banyak yang membutuhkan pemanasan) atau amonium hidroksida terbentuk.
Kehadiran ion tembaga dapat dibuktikan dengan menambahkan natrium hidroksida, endapan biru tembaga (II) hidroksida mengendap:
CuSO 4 + 2NaOH \u003d Cu (OH) 2 + Na 2 SO 4
Selain itu, tembaga (II) hidroksida dapat terurai ketika dipanaskan, oksida hitam tembaga (II) terbentuk:
Cu(OH) 2 \u003d CuO + H 2 O
Kehadiran ion sulfat dibuktikan dengan pengendapan endapan kristal putih, tidak larut dalam asam nitrat pekat, ketika garam barium larut ditambahkan:
CuSO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + CuCl 2
pengantar
1. Konsep umum reaksi kimia
2. Klasifikasi reaksi kimia
Kesimpulan
Bibliografi
pengantar
Hal yang paling menarik tentang dunia di sekitar kita adalah bahwa ia terus berubah.
konsep « reaksi kimia » - konsep utama kedua kimia. Setiap detik, tak terhitung banyaknya reaksi terjadi di dunia, sebagai akibatnya satu zat berubah menjadi zat lain. Beberapa reaksi dapat kita amati secara langsung, misalnya karat pada benda besi, pembekuan darah, dan pembakaran bahan bakar mobil.
Pada saat yang sama, sebagian besar reaksi tetap tidak terlihat, tetapi mereka menentukan sifat-sifat dunia di sekitar kita.
Untuk menyadari tempat seseorang di dunia dan belajar bagaimana mengelolanya, seseorang harus memahami secara mendalam sifat dari reaksi ini dan hukum yang mereka patuhi. Tugas kimia modern adalah mempelajari fungsi zat dalam sistem kimia dan biologi yang kompleks, menganalisis hubungan antara struktur zat dan fungsinya, dan mensintesis zat dengan fungsi tertentu.
Jadi, ada banyak reaksi kimia yang terjadi di sekitar seseorang, berlangsung terus-menerus. Apa yang perlu dilakukan agar tidak bingung dengan berbagai macam reaksi kimia? Belajarlah untuk mengklasifikasikannya dan mengidentifikasi fitur-fitur penting dari kelas.
Tujuan dari pekerjaan ini: untuk mempertimbangkan konsep "reaksi kimia" dan untuk mensistematisasikan dan menggeneralisasi pengetahuan tentang klasifikasi reaksi kimia.
Karya ini terdiri dari pendahuluan, dua bab, kesimpulan dan daftar referensi. Jumlah total pekerjaan adalah 14 halaman.
1. Konsep umum reaksi kimia
Reaksi kimia adalah perubahan suatu zat menjadi zat lain. Namun, definisi ini membutuhkan tambahan yang signifikan.
Jadi, misalnya, dalam reaktor nuklir atau akselerator, beberapa zat juga diubah menjadi zat lain, tetapi transformasi semacam itu tidak disebut kimia. Ada apa di sini? Reaksi nuklir berlangsung di dalam reaktor nuklir. Mereka terletak pada kenyataan bahwa inti unsur, ketika bertabrakan dengan partikel berenergi tinggi (mereka dapat berupa neutron, proton, dan inti unsur lain), dipecah menjadi fragmen, yang merupakan inti unsur lain. Dimungkinkan juga untuk menggabungkan inti satu sama lain. Inti baru ini kemudian menerima elektron dari lingkungan dan dengan demikian pembentukan dua atau lebih zat baru selesai. Semua zat ini adalah beberapa elemen dari sistem periodik. Tidak seperti reaksi nuklir, dalam reaksi kimia inti tidak terpengaruh atom. Semua perubahan hanya terjadi pada kulit elektron terluar. Beberapa ikatan kimia terputus dan yang lainnya terbentuk.
Dengan demikian, reaksi kimia disebut fenomena di mana beberapa zat dengan komposisi dan sifat tertentu diubah menjadi zat lain - dengan komposisi dan sifat lain yang berbeda. Pada saat yang sama, tidak ada perubahan yang terjadi dalam komposisi inti atom.
Mari kita soroti tanda dan kondisi reaksi kimia (Gbr. 1, 2).
Gambar 1 - Tanda-tanda reaksi kimia
Gambar 2 - Kondisi untuk melakukan reaksi kimia
Pertimbangkan reaksi kimia yang khas: pembakaran gas alam (metana) dalam oksigen di udara (reaksi ini dapat diamati di rumah, yang memiliki kompor gas) pada Gambar 3.
Gambar 3 - Pembakaran gas alam (metana) dalam oksigen atmosfer
Metana CH 4 dan oksigen O 2 bereaksi satu sama lain untuk membentuk karbon dioksida CO 2 dan air H 2 O. Dalam hal ini, ikatan antara atom C dan H dalam molekul metana dan antara atom oksigen dalam molekul O 2 adalah rusak. Sebagai gantinya, ikatan baru muncul antara atom C dan O, H dan O.
Gambar 3 dengan jelas menunjukkan bahwa untuk keberhasilan implementasi respon terhadap satu ambil molekul metana dua molekul oksigen. Namun, sangat tidak nyaman untuk menuliskan reaksi kimia menggunakan gambar molekul, oleh karena itu, rumus zat yang disingkat digunakan untuk menulis reaksi kimia - catatan seperti itu disebut persamaan reaksi kimia.
Gambar 4 - Persamaan reaksi
Persamaan untuk reaksi kimia yang ditunjukkan pada Gambar 3 adalah sebagai berikut:
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O
Jumlah atom unsur yang berbeda pada ruas kiri dan kanan persamaan adalah sama. Di sisi kiri satu atom karbon dalam molekul metana (CH 4), dan di sebelah kanan - sama kita menemukan atom karbon dalam komposisi molekul CO2. semua empat kita pasti akan menemukan atom hidrogen dari sisi kiri persamaan dan di kanan - dalam komposisi molekul air.
Dalam persamaan reaksi kimia, untuk menyamakan jumlah atom identik di bagian persamaan yang berbeda, kemungkinan, yang direkam sebelum rumus zat.
Pertimbangkan reaksi lain - konversi kalsium oksida CaO (kapur cepat) menjadi kalsium hidroksida Ca(OH) 2 (kapur mati) di bawah pengaruh air (Gbr. 5).
Gambar 5 - Kalsium oksida CaO menempel pada molekul air H 2 O
dengan pembentukan kalsium hidroksida Ca (OH) 2
Tidak seperti persamaan matematika, persamaan kimia tidak dapat menukar ruas kiri dan kanan. Zat yang berada di ruas kiri persamaan reaksi kimia disebut reagen, dan di sebelah kanan produk reaksi .
Jika kita menukar bagian kiri dan kanan dalam persamaan dari Gambar 5, kita mendapatkan persamaan benar-benar berbeda reaksi kimia
Ca (OH) 2 \u003d CaO + H 2 O
Jika reaksi antara CaO dan H 2 O (Gbr. 4) dimulai secara spontan dan berlanjut dengan pelepasan sejumlah besar panas, maka reaksi terakhir, di mana Ca(OH) 2 berfungsi sebagai reagen, membutuhkan pemanasan yang kuat. Kami juga menambahkan bahwa reaktan dan produk tidak harus berupa molekul, tetapi juga atom - jika beberapa elemen atau elemen dalam bentuk murni berpartisipasi dalam reaksi, misalnya
H 2 + CuO \u003d Cu + H 2 O
Jadi, kita telah sampai pada klasifikasi reaksi kimia, yang akan kita bahas dalam bab berikutnya.
2. Klasifikasi reaksi kimia
Dalam proses belajar kimia, seseorang harus bertemu dengan klasifikasi reaksi kimia menurut berbagai kriteria (Tabel 1).
Tabel 1 - Klasifikasi reaksi kimia
| Oleh efek termal | eksotermis- mengalir dengan pelepasan energi 4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5 + Q; CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q |
| endotermik- dilanjutkan dengan penyerapan energi Cu(OH) 2 CuO + H 2 O - Q; C 8 H 18 C 8 H 16 + H 2 - Q | |
| Oleh jumlah dan komposisi asli dan zat yang terbentuk | Reaksi penguraian- beberapa zat yang lebih sederhana terbentuk dari satu zat kompleks: CaCO 3 CaO + CO 2 C 2 H 5 OH → C 2 H 4 + H 2 O |
| Reaksi koneksi- satu zat kompleks terbentuk dari beberapa zat sederhana atau kompleks: 2H 2 + O 2 → 2H 2 OC 2 H 4 + H 2 → C 2 H 6 | |
| Reaksi substitusi- atom zat sederhana menggantikan atom salah satu unsur dalam zat kompleks: Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl | |
| Reaksi pertukaran- dua zat kompleks bertukar bagian penyusunnya: AgNO 3 + HCl \u003d AgCl + HNO 3 HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O | |
| Oleh keadaan agregasi reaktan | Heterogen- zat awal dan produk reaksi berada dalam keadaan agregasi yang berbeda: Fe (t) + CuCl 2 (larutan) → Cu (t) + FeCl 2 (larutan) 2Na (t) + 2C 2 H 5 OH (l) → 2C 2 H 5 ONa (larutan) + H 2 (g) |
| homogen- bahan awal dan produk reaksi berada dalam keadaan agregasi yang sama: 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) | |
| Oleh adanya katalis | katalis 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 C 2 H 4 + H 2 C 2 H 4 |
| Non-katalitik S + O 2 SO 2 C 2 H 2 + 2Cl 2 → C 2 H 2 Cl 4 | |
| Oleh arah | ireversibel- mengalir dalam kondisi ini hanya dalam satu arah: H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 + 2HCl CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O |
| reversibel- mengalir di bawah kondisi ini secara bersamaan dalam dua arah yang berlawanan: 3H 2 + N 2 2NH 3; C 2 H 4 + H 2 C 2 H 6 | |
| Oleh perubahan bilangan oksidasi atom-atom unsur | redoks- reaksi yang terjadi dengan perubahan bilangan oksidasi: Fe 0 + 2H +1 Cl -1 → Fe 2+ Cl 2 -1 + H 2 0 H +1 C 0 O -2 H +1 + H 2 → C - 2 H 3 +1 O -2 H +1 |
| Non-pengoksidasi-reduksi- reaksi yang berlangsung tanpa mengubah keadaan oksidasi: 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 |
Seperti yang Anda lihat, ada berbagai cara untuk mengklasifikasikan reaksi kimia, yang akan kita bahas berikut ini secara lebih rinci.
Berbagai reaksi kimia, yang jumlahnya tidak dapat dihitung, tidak dapat dicakup oleh satu klasifikasi universal, oleh karena itu mereka dibagi menurut fitur umum tertentu. Di bawah tanda-tanda ini, reaksi dapat dikaitkan baik antara anorganik dan antara zat organik.
Pertama, ada reaksi tanpa mengubah komposisi zat dan reaksi dengan perubahan komposisi.
Reaksi yang berlangsung tanpa mengubah komposisi zat:
AlCl3,t
CH3-CH2-CH2-CH3 > CH3-CH-CH3
Reaksi yang terjadi dengan perubahan komposisi zat:
6 CO2 + 6 H2O = C6H12O6 + 6 O2
Dalam kimia organik, jenis reaksi ini termasuk reaksi isomerisasi. Dengan demikian, isomerisasi alkana dilakukan untuk mendapatkan bensin dengan bilangan oktan tinggi.
Untuk proses kimia yang terjadi antara reagen anorganik, klasifikasi berikut paling sering digunakan:
1. Jumlah dan komposisi bahan awal dan produk reaksi.
2. Keadaan agregat reaktan dan produk reaksi.
3. Jumlah fase di mana peserta dalam reaksi berada.
4. Sifat partikel yang dipindahkan.
5. Kemungkinan reaksi berjalan dalam arah maju dan mundur.
6. Tanda efek termal
Berbagai metode klasifikasi sering digabungkan satu sama lain (Gbr. 1).
Gambar 1 - Tanda klasifikasi reaksi kimia
Mari kita pertimbangkan secara lebih rinci masing-masing jenis reaksi kimia.
1. Klasifikasi menurut jumlah dan komposisi pereaksi dan zat akhir (Tabel 1).
Tabel 1 - Jenis reaksi kimia dan mekanismenya
1. Reaksi koneksi. D.I. Mendeleev mendefinisikan senyawa sebagai reaksi, “di mana salah satu dari dua zat terjadi. Jadi, dalam reaksi suatu senyawa dari beberapa zat yang bereaksi dengan komposisi yang relatif sederhana, diperoleh satu zat dengan komposisi yang lebih kompleks.
Reaksi kombinasi meliputi proses pembakaran zat sederhana (sulfur, fosfor, karbon) di udara. Misalnya, karbon terbakar di udara C + O 2 \u003d CO 2 (tentu saja, reaksi ini berlangsung secara bertahap, karbon monoksida CO pertama kali terbentuk). Sebagai aturan, reaksi ini disertai dengan pelepasan panas, mis. mengarah pada pembentukan senyawa yang lebih stabil dan kurang kaya energi - bersifat eksotermik.
Reaksi penggabungan zat sederhana selalu bersifat redoks. Reaksi penyambungan yang terjadi antar zat kompleks dapat terjadi keduanya tanpa perubahan valensi
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO3) 2
dan diklasifikasikan sebagai redoks
2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3.
2. Reaksi dekomposisi. Reaksi kimia penguraian, menurut Mendeleev, “terdiri dari kasus-kasus yang berbanding terbalik dengan senyawa, yaitu kasus-kasus di mana satu zat menghasilkan dua, atau, secara umum, sejumlah zat tertentu lebih banyak jumlahnya.
Reaksi penguraian mengarah pada pembentukan beberapa senyawa dari satu zat kompleks
A = B + C + D
Produk penguraian zat kompleks dapat berupa zat sederhana dan kompleks. Contoh reaksi dekomposisi adalah reaksi kimia dekomposisi kapur (atau batu kapur di bawah pengaruh suhu): CaCO 3 \u003d CaO + CO 2. Reaksi dekomposisi umumnya membutuhkan pemanasan. Proses tersebut bersifat endotermik, yaitu mengalir dengan penyerapan panas. Dari reaksi penguraian yang terjadi tanpa mengubah keadaan valensi, perlu diperhatikan penguraian kristal hidrat, basa, asam dan garam dari asam yang mengandung oksigen.
CuSO4 5H2O = CuSO4 + 5H2O,
Cu(OH)2 = CuO + H2O,
H2SiO3 = SiO2 + H2O.
Reaksi penguraian yang bersifat redoks meliputi penguraian oksida, asam, dan garam yang dibentuk oleh unsur-unsur dengan bilangan oksidasi yang lebih tinggi.
2SO3 = 2SO2 + O2,
4HNO3 = 2H2O + 4NO2O + O2O,
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2,
(NH4) 2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + 4H2O.
Yang paling khas adalah reaksi redoks penguraian garam asam nitrat.
Reaksi dekomposisi dalam kimia organik, berbeda dengan reaksi dekomposisi dalam kimia anorganik, memiliki kekhususannya sendiri. Mereka dapat dianggap sebagai proses kebalikan dari penambahan, karena sebagai hasilnya, ikatan ganda atau siklus paling sering terbentuk.
Reaksi penguraian dalam kimia organik disebut retak
18H38 = 9H18 + 9H20
atau dehidrogenasi C4H10 = C4H6 + 2H2.
Dalam reaksi dari dua jenis lainnya, jumlah reaktan sama dengan jumlah produk.
3. Reaksi substitusi. Ciri pembeda mereka adalah interaksi zat sederhana dengan zat kompleks. Reaksi seperti itu ada dalam kimia organik. Namun, konsep "substitusi" dalam organik lebih luas daripada dalam kimia anorganik. Jika ada atom atau gugus fungsi dalam molekul zat asli yang digantikan oleh atom atau gugus lain, ini juga merupakan reaksi substitusi, meskipun dari sudut pandang kimia anorganik, prosesnya terlihat seperti reaksi pertukaran.
Dalam reaksi substitusi, biasanya zat sederhana berinteraksi dengan zat kompleks, membentuk zat sederhana lainnya dan zat kompleks lainnya. A + BC = AB + C
Misalnya, dengan mencelupkan paku baja ke dalam larutan tembaga sulfat, kita mendapatkan besi sulfat (besi menggantikan tembaga dari garamnya) Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu.
Reaksi-reaksi ini sebagian besar merupakan reaksi redoks.
2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3,
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2,
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2,
2KSlO3 + l2 = 2KlO3 + Cl2.
Contoh reaksi substitusi yang tidak disertai dengan perubahan keadaan valensi atom sangat sedikit.
Perlu dicatat reaksi silikon dioksida dengan garam asam yang mengandung oksigen, yang sesuai dengan anhidrida gas atau volatil.
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2,
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 = 3CaSiO3 + P2O5.
Kadang-kadang reaksi ini dianggap sebagai reaksi pertukaran.
CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl.
4. Reaksi pertukaran (termasuk netralisasi). Reaksi pertukaran adalah reaksi antara dua senyawa yang saling menukar konstituennya.
AB + CD = AD + CB
Sejumlah besar dari mereka terjadi dalam larutan berair. Contoh reaksi pertukaran kimia adalah netralisasi asam dengan basa.
NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O.
Di sini, dalam reagen (zat di sebelah kiri), ion hidrogen dari senyawa HCl ditukar dengan ion natrium dari senyawa NaOH, menghasilkan larutan garam biasa dalam air.
Jika proses redoks terjadi selama reaksi substitusi, maka reaksi pertukaran selalu terjadi tanpa mengubah keadaan valensi atom. Ini adalah kelompok reaksi yang paling umum antara zat kompleks - oksida, basa, asam dan garam.
ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O,
AgNO3 + KBr = AgBr + KNO3,
CrCl3 + ZNaOH = Cr(OH)3 + ZNaCl.
Kasus khusus dari reaksi pertukaran ini - reaksi netralisasi
HCl + KOH = KCl + H2O.
Biasanya, reaksi-reaksi ini mematuhi hukum kesetimbangan kimia dan berlangsung ke arah di mana setidaknya satu zat dikeluarkan dari bidang reaksi dalam bentuk gas, zat yang mudah menguap, endapan, atau senyawa berdisosiasi rendah (untuk larutan).
NaHCO3 + Hcl \u003d NaCl + H2O + CO2 ^,
Ca (HCO3) 2 + Ca (OH) 2 \u003d 2CaCO3v + 2H2O,
CH3COONa + H3PO4 = CH3COOH + NaH2PO4.
Namun, banyak reaksi tidak sesuai dengan skema sederhana di atas. Misalnya, reaksi kimia antara kalium permanganat (kalium permanganat) dan natrium iodida tidak dapat dikaitkan dengan jenis yang ditunjukkan. Reaksi seperti itu biasanya disebut sebagai reaksi redoks, misalnya
2KMnO4 +10NaI+ 8H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+5I2+8H2O.
Redoks dalam kimia anorganik mencakup semua reaksi substitusi dan reaksi dekomposisi dan senyawa yang melibatkan setidaknya satu zat sederhana. Dalam versi yang lebih umum (sudah memperhitungkan kimia organik), semua reaksi yang melibatkan zat sederhana. Dan, sebaliknya, reaksi yang berlangsung tanpa mengubah bilangan oksidasi unsur-unsur yang membentuk reaktan dan produk reaksi mencakup semua reaksi pertukaran.
2. Klasifikasi reaksi menurut karakteristik fase
Tergantung pada keadaan agregasi zat yang bereaksi, reaksi berikut dibedakan:
1. Reaksi gas:
2. Reaksi dalam larutan:
NaOH (p-p) + Hcl (p-p) = NaCl (p-p) + H2O (l).
3. Reaksi antar padatan:
CaO (tv) + SiO2 (tv) \u003d CaSiO3 (tv).
