Clasificarea reacțiilor chimice în chimia anorganică și organică se realizează pe baza diferitelor caracteristici de clasificare, detalii ale cărora sunt prezentate în tabelul de mai jos.
Prin modificarea stării de oxidare a elementelor
Primul semn de clasificare este prin modificarea gradului de oxidare a elementelor care formează reactanții și produșii.
a) redox
b) fără modificarea stării de oxidare
redox numite reacţii însoţite de o modificare a stărilor de oxidare a elementelor chimice care alcătuiesc reactivii. Redox în chimia anorganică include toate reacțiile de substituție și acele reacții de descompunere și compuse în care este implicată cel puțin o substanță simplă. Reacțiile care au loc fără modificarea stărilor de oxidare ale elementelor care formează reactanții și produșii de reacție includ toate reacțiile de schimb.
După numărul și compoziția reactivilor și a produselor
Reacțiile chimice sunt clasificate în funcție de natura procesului, adică în funcție de numărul și compoziția reactanților și a produselor.
Reacții de conexiune numite reacții chimice, în urma cărora se obțin molecule complexe din câteva mai simple, de exemplu:
4Li + O2 = 2Li2O
Reacții de descompunere numite reacții chimice, în urma cărora se obțin molecule simple din altele mai complexe, de exemplu:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2
Reacțiile de descompunere pot fi privite ca procese inverse față de compus.
reacții de substituție reacțiile chimice se numesc, în urma cărora un atom sau un grup de atomi dintr-o moleculă a unei substanțe este înlocuit cu un alt atom sau grup de atomi, de exemplu:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Trăsătura lor distinctivă este interacțiunea unei substanțe simple cu una complexă. Astfel de reacții există în chimia organică.
Cu toate acestea, conceptul de „substituție” în substanțele organice este mai larg decât în chimia anorganică. Dacă orice atom sau grup funcțional din molecula substanței inițiale este înlocuit cu un alt atom sau grup, acestea sunt și reacții de substituție, deși din punctul de vedere al chimiei anorganice, procesul arată ca o reacție de schimb.
- schimb (inclusiv neutralizare).
Reacții de schimb numiți reacții chimice care apar fără modificarea stărilor de oxidare ale elementelor și conduc la schimbul părților constitutive ale reactivilor, de exemplu:
AgNO3 + KBr = AgBr + KNO3
Alergați în direcția opusă, dacă este posibil.
Dacă este posibil, procedați în direcția opusă - reversibil și ireversibil.
reversibil numite reacții chimice care au loc la o temperatură dată simultan în două direcții opuse cu viteze proporționale. Când se scriu ecuațiile unor astfel de reacții, semnul egal este înlocuit cu săgeți direcționate opus. Cel mai simplu exemplu de reacție reversibilă este sinteza amoniacului prin interacțiunea azotului și hidrogenului:
N2 + 3H2↔2NH3
ireversibil sunt reacții care au loc numai în direcția înainte, în urma cărora se formează produse care nu interacționează între ele. Reacțiile ireversibile includ reacțiile chimice care au ca rezultat formarea de compuși ușor disociați, se eliberează o cantitate mare de energie, precum și cele în care produsele finale părăsesc sfera de reacție sub formă gazoasă sau sub formă de precipitat, de exemplu:
HCl + NaOH = NaCI + H2O
2Ca + O 2 \u003d 2CaO
BaBr2 + Na2SO4 = BaS04↓ + 2NaBr
Prin efect termic
exotermic sunt reacții chimice care eliberează căldură. Simbolul pentru modificarea entalpiei (conținutul de căldură) este ΔH, iar efectul termic al reacției este Q. Pentru reacțiile exoterme, Q > 0 și ΔH< 0.
endotermic numite reacţii chimice care au loc cu absorbţia căldurii. Pentru reacțiile endoterme Q< 0, а ΔH > 0.
Reacțiile de cuplare vor fi în general reacții exoterme, iar reacțiile de descompunere vor fi endoterme. O excepție rară este reacția azotului cu oxigenul - endotermă:
N2 + O2 → 2NO - Q
Pe fază
omogen numite reacții care au loc într-un mediu omogen (substanțe omogene, într-o fază, de exemplu, g-g, reacții în soluții).
eterogen numite reactii care au loc intr-un mediu neomogen, pe suprafata de contact a substantelor care reactioneaza care se afla in faze diferite, de exemplu, solid si gazos, lichid si gazos, in doua lichide nemiscibile.
Prin utilizarea unui catalizator
Un catalizator este o substanță care accelerează o reacție chimică.
reacții catalitice se procedează numai în prezența unui catalizator (inclusiv a celor enzimatici).
Reacții necatalitice rulează în absența unui catalizator.
După tipul de ruptură
În funcție de tipul de rupere a legăturii chimice în molecula inițială, se disting reacțiile homolitice și heterolitice.
omolitic numite reacții în care, ca urmare a ruperii legăturilor, se formează particule care au un electron nepereche - radicali liberi.
Heterolitic numite reacții care au loc prin formarea particulelor ionice – cationi și anioni.
- homolitic (decalaj egal, fiecare atom primește 1 electron)
- heterolitic (decalaj inegal - se obține o pereche de electroni)
Radical Reacțiile chimice (în lanț) care implică radicali se numesc, de exemplu:
CH4 + Cl2hv → CH3CI + HCI
ionic numite reacții chimice care au loc cu participarea ionilor, de exemplu:
KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl ↓
Electrofil se referă la reacțiile heterolitice ale compușilor organici cu electrofile - particule care poartă o sarcină pozitivă întreagă sau fracționată. Ele sunt împărțite în reacții de substituție electrofilă și adiție electrofilă, de exemplu:
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
Nucleofil se referă la reacțiile heterolitice ale compușilor organici cu nucleofile - particule care poartă o sarcină negativă întreagă sau fracțională. Ele sunt subdivizate în reacții de substituție nucleofilă și reacții de adiție nucleofilă, de exemplu:
CH3Br + NaOH → CH3OH + NaBr
CH 3 C (O) H + C 2 H 5 OH → CH 3 CH (OC 2 H 5) 2 + H 2 O
Clasificarea reacțiilor organice
Clasificarea reacțiilor organice este dată în tabel:
Toate substanțele pot fi împărțite în simplu (format din atomi ai unui element chimic) și complex (format din atomi de diferite elemente chimice). Substanțele elementare se împart în metaleși nemetale.
Metalele au un luciu „metalic” caracteristic, maleabilitate, maleabilitate, pot fi laminate în foi sau trase în sârmă, au o bună conductivitate termică și electrică. La temperatura camerei, toate metalele, cu excepția mercurului, sunt în stare solidă.
Nemetalele nu au luciu, sunt casante și nu conduc bine căldura și electricitatea. La temperatura camerei, unele nemetale sunt în stare gazoasă.
Compușii sunt împărțiți în organici și anorganici.
Organic compușii sunt denumiți în mod obișnuit compuși de carbon. Compușii organici fac parte din țesuturile biologice și stau la baza vieții pe Pământ.
Toate celelalte conexiuni sunt numite anorganic (mai rar minerale). Compușii simpli de carbon (CO, CO 2 și o serie de alții) sunt de obicei denumiți compuși anorganici, ei sunt de obicei considerați în cursul chimiei anorganice.
Clasificarea compușilor anorganici
Substanțele anorganice sunt împărțite în clase fie după compoziție (binară și multielement; cu conținut de oxigen, azot etc.), fie după caracteristici funcționale.
Sărurile, acizii, bazele și oxizii sunt printre cele mai importante clase de compuși anorganici izolați în funcție de caracteristicile lor funcționale.
sare sunt compuși care se disociază în soluție în cationi metalici și reziduuri acide. Exemple de săruri sunt, de exemplu, sulfatul de bariu BaS04 şi clorura de zinc ZnCl2.
acizi- substanţe care se disociază în soluţii cu formarea de ioni de hidrogen. Exemple de acizi anorganici sunt acizii clorhidric (HCl), sulfuric (H2SO4), azotic (HNO3), fosforic (H3PO4). Cea mai caracteristică proprietate chimică a acizilor este capacitatea lor de a reacționa cu bazele pentru a forma săruri. În funcție de gradul de disociere în soluțiile diluate, acizii sunt împărțiți în acizi tari, acizi cu putere medie și acizi slabi. După capacitatea redox, se disting acizii oxidanți (HNO3) și acizii reducători (HI, H2S). Acizii reacţionează cu baze, oxizi amfoteri şi hidroxizi pentru a forma săruri.
Fundamente- substanţe care se disociază în soluţii cu formarea numai de anioni hidroxid (OH 1-). Bazele solubile în apă se numesc alcalii (KOH, NaOH). O proprietate caracteristică a bazelor este interacțiunea cu acizii pentru a forma sare și apă.
oxizi sunt compuși ai două elemente, dintre care unul este oxigenul. Există oxizi bazici, acizi și amfoteri. Oxizii bazici sunt formați numai din metale (CaO, K 2 O), ei corespund bazelor (Ca (OH) 2, KOH). Oxizii acizi sunt formați din nemetale (SO 3, P 2 O 5) și metale care prezintă un grad ridicat de oxidare (Mn 2 O 7), ele corespund acizilor (H 2 SO 4, H 3 PO 4, HMnO 4). ). Oxizii amfoteri, în funcție de condiții, prezintă proprietăți acide și bazice, interacționează cu acizi și baze. Acestea includ Al203, ZnO, Cr2O3 şi un număr de altele. Există oxizi care nu prezintă nici proprietăți bazice, nici acide. Astfel de oxizi sunt numiți indiferenți (N 2 O, CO etc.)
Clasificarea compușilor organici
Carbonul din compușii organici, de regulă, formează structuri stabile bazate pe legături carbon-carbon. În capacitatea sa de a forma astfel de structuri, carbonul nu este egal cu alte elemente. Majoritatea moleculelor organice constau din două părți: un fragment care rămâne neschimbat în timpul reacției și un grup care suferă transformări. În acest sens, se determină apartenența substanțelor organice la una sau alta clasă și un număr de compuși.
Un fragment neschimbat al unei molecule a unui compus organic este de obicei considerat ca coloana vertebrală a moleculei. Poate fi de natură hidrocarburică sau heterociclică. În acest sens, se pot distinge în mod convențional patru mari serii de compuși: aromatici, heterociclici, aliciclici și aciclici.
În chimia organică se mai disting serii suplimentare: hidrocarburi, compuși cu azot, compuși cu oxigen, compuși cu sulf, compuși cu halogen, compuși organometalici, compuși organosilicici.
Ca urmare a combinării acestor serii fundamentale, se formează serii de compuși, de exemplu: „Hidrocarburi aciclice”, „Compuși aromatici care conțin azot”.
Prezența anumitor grupări funcționale sau atomi de elemente determină dacă compusul aparține clasei corespunzătoare. Printre principalele clase de compuși organici se disting alcanii, benzenii, compușii nitro și nitrozoși, alcoolii, fenolii, furanii, eterii și un număr mare de alții.
Tipuri de legături chimice
O legătură chimică este o interacțiune care deține doi sau mai mulți atomi, molecule sau orice combinație a acestora. Prin însăși natura sa, o legătură chimică este o forță electrică de atracție între electronii încărcați negativ și nucleele atomice încărcate pozitiv. Mărimea acestei forțe de atracție depinde în principal de configurația electronică a învelișului exterior al atomilor.
Capacitatea unui atom de a forma legături chimice este caracterizată de valența sa. Electronii implicați în formarea unei legături chimice se numesc electroni de valență.
Există mai multe tipuri de legături chimice: covalente, ionice, hidrogen, metalice.
La educatie legătură covalentă există o suprapunere parțială a norilor de electroni de atomi care interacționează, se formează perechi de electroni. Legătura covalentă este cu atât mai puternică, cu atât norii de electroni care interacționează se suprapun.
Distingeți legăturile covalente polare și nepolare.
Dacă o moleculă diatomică este formată din atomi identici (H 2 , N 2), atunci norul de electroni este distribuit în spațiu simetric față de ambii atomi. Această legătură covalentă se numește nepolar (homeopolar). Dacă o moleculă diatomică este formată din diferiți atomi, atunci norul de electroni este deplasat către atomul cu o electronegativitate relativă mai mare. Această legătură covalentă se numește polar (heteropolar). Exemple de compuși cu o astfel de legătură sunt HCl, HBr, HJ.
În exemplele luate în considerare, fiecare dintre atomi are câte un electron nepereche; atunci când doi astfel de atomi interacționează, se creează o pereche de electroni comună - apare o legătură covalentă. Un atom de azot neexcitat are trei electroni nepereche; datorită acestor electroni, azotul poate participa la formarea a trei legături covalente (NH3). Un atom de carbon poate forma 4 legături covalente.
Suprapunerea norilor de electroni este posibilă numai dacă au o anumită orientare reciprocă, în timp ce regiunea de suprapunere este situată într-o anumită direcție în raport cu atomii care interacționează. Cu alte cuvinte, o legătură covalentă este direcțională.
Energia legăturilor covalente este în intervalul 150-400 kJ/mol.
Legătura chimică dintre ioni, realizată prin atracție electrostatică, se numește legătură ionică . O legătură ionică poate fi privită ca limita unei legături covalente polare. Spre deosebire de o legătură covalentă, o legătură ionică nu este nici direcțională, nici saturabilă.
Un tip important de legătură chimică este legarea electronilor dintr-un metal. Metalele sunt formate din ioni pozitivi, care sunt ținuți la nodurile rețelei cristaline, și electroni liberi. Când se formează o rețea cristalină, orbitalii de valență ai atomilor vecini se suprapun, iar electronii se deplasează liber de la un orbital la altul. Acești electroni nu mai aparțin unui anumit atom de metal, ei se află în orbiti giganți care se extind prin rețeaua cristalină. O legătură chimică rezultată din legarea ionilor pozitivi ai rețelei metalice de către electroni liberi se numește metalic.
Pot exista legături slabe între moleculele (atomii) substanțelor. Unul dintre cele mai importante - legătură de hidrogen , care poate fi intermolecularși intramolecular. O legătură de hidrogen are loc între atomul de hidrogen al unei molecule (este încărcat parțial pozitiv) și un element puternic electronegativ al moleculei (fluor, oxigen etc.).
Energia legăturii de hidrogen este mult mai mică decât energia legăturii covalente și nu depășește 10 kJ/mol. Cu toate acestea, această energie este suficientă pentru a crea asociații de molecule care fac dificilă separarea moleculelor unele de altele. Legăturile de hidrogen joacă un rol important în moleculele biologice (proteine și acizi nucleici) și determină în mare măsură proprietățile apei.
Forțele Van der Waals sunt considerate și legături slabe. Ele se datorează faptului că oricare două molecule neutre (atomi) aflate la distanțe foarte apropiate sunt slab atrase din cauza interacțiunilor electromagnetice ale electronilor și nucleilor unei molecule cu electronii și nucleii celeilalte.
♦ După numărul și compoziția substanțelor inițiale și obținute, reacțiile chimice sunt:
- Conexiuni- din două sau mai multe substanțe se formează o substanță complexă:
Fe + S = FeS
(atunci când fierul și pulberile de sulf sunt încălzite, se formează sulfură de fier) - expansiuni- dintr-o substanță complexă se formează două sau mai multe substanțe:
2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2
(apa se descompune în hidrogen și oxigen atunci când trece un curent electric) - Înlocuiri- atomii unei substanțe simple înlocuiesc unul dintre elementele unei substanțe complexe:
Fe + CuCl 2 = Cu↓ + FeCl 2
(fierul înlocuiește cuprul din soluția de clorură de cupru (II)) - schimb valutar- 2 substanțe complexe schimbă părți constitutive:
HCl + NaOH = NaCI + H2O
(reacție de neutralizare - acidul clorhidric reacționează cu hidroxidul de sodiu pentru a forma clorură de sodiu și apă)
♦ Reacţiile care au loc cu eliberarea de energie (căldură) se numesc exotermic. Acestea includ reacții de combustie, cum ar fi sulful:
S + O 2 \u003d SO 2 + Q
Se formează oxid de sulf (IV), eliberarea de energie este notată cu + Q
Reacțiile care necesită energie, adică care procedează cu absorbția energiei, sunt numite endotermic. O reacție endotermă este descompunerea apei sub acțiunea unui curent electric:
2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 - Q
♦ Reacțiile însoțite de modificarea stărilor de oxidare ale elementelor, adică tranziția electronilor, se numesc redox:
Fe 0 + S 0 \u003d Fe +2 S -2
Opusul sunt static electronic reacții, adesea numite simplu reacţii care apar fără modificarea stării de oxidare. Acestea includ toate reacțiile de schimb:
H +1 Cl -1 + Na +1 O -2 H +1 = Na +1 Cl -1 + H2 +1 O -2
(Reamintim că gradul de oxidare în substanțele formate din două elemente este numeric egal cu valența, semnul este plasat înaintea numărului)
2. Experiență. Efectuarea reacțiilor care confirmă compoziția calitativă a sării propuse, de exemplu, sulfat de cupru (II)
Compoziția calitativă a sării se dovedește prin reacții însoțite de precipitare sau degajare de gaz cu miros sau culoare caracteristică. Precipitația are loc atunci când se obțin substanțe insolubile (determinate din tabelul de solubilitate). Gazele sunt eliberate atunci când se formează acizi slabi (mulți necesită încălzire) sau hidroxid de amoniu.
Prezența unui ion de cupru poate fi dovedită prin adăugarea de hidroxid de sodiu, un precipitat albastru de hidroxid de cupru (II) precipita:
CuSO 4 + 2NaOH \u003d Cu (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4
În plus, hidroxidul de cupru (II) poate fi descompus atunci când este încălzit, se formează oxidul negru de cupru (II):
Cu(OH) 2 \u003d CuO + H 2O
Prezența unui ion sulfat se dovedește prin precipitarea unui precipitat cristalin alb, insolubil în acid azotic concentrat, când se adaugă o sare de bariu solubilă:
CuSO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + CuCl 2
Introducere
1. Concept general de reacție chimică
2. Clasificarea reacțiilor chimice
Concluzie
Bibliografie
Introducere
Cel mai interesant lucru despre lumea din jurul nostru este că se schimbă constant.
concept « reactie chimica » - al doilea concept principal al chimiei. În fiecare secundă, în lume au loc un număr nenumărat de reacții, în urma cărora o substanță se transformă în alta. Putem observa unele reacții în mod direct, de exemplu, ruginirea obiectelor de fier, coagularea sângelui și arderea combustibilului pentru automobile.
În același timp, marea majoritate a reacțiilor rămân invizibile, dar ele determină proprietățile lumii din jurul nostru.
Pentru a-și realiza locul în lume și pentru a învăța cum să-l gestioneze, o persoană trebuie să înțeleagă profund natura acestor reacții și legile pe care le respectă. Sarcina chimiei moderne este de a studia funcțiile substanțelor în sisteme chimice și biologice complexe, de a analiza relația dintre structura unei substanțe și funcțiile sale și de a sintetiza substanțe cu funcții date.
Deci, există o mulțime de reacții chimice care au loc în jurul unei persoane, ele au loc în mod constant. Ce trebuie făcut pentru a nu se confunda în toată varietatea de reacții chimice? Învață să le clasificăm și să identifici trăsăturile esențiale ale orelor.
Scopul acestei lucrări: de a lua în considerare conceptul de „reacție chimică” și de a sistematiza și generaliza cunoștințele despre clasificarea reacțiilor chimice.
Lucrarea constă dintr-o introducere, două capitole, o concluzie și o listă de referințe. Cantitatea totală de lucru este de 14 pagini.
1. Concept general de reacție chimică
O reacție chimică este transformarea unei substanțe în alta. Cu toate acestea, această definiție necesită o completare semnificativă.
Deci, de exemplu, într-un reactor nuclear sau într-un accelerator, unele substanțe sunt transformate și în altele, dar astfel de transformări nu se numesc chimice. Ce se întâmplă aici? Reacțiile nucleare au loc într-un reactor nuclear. Ele constau în faptul că nucleele elementelor, atunci când se ciocnesc cu particule de înaltă energie (pot fi neutroni, protoni și nuclee ale altor elemente), sunt rupte în fragmente, care sunt nucleele altor elemente. De asemenea, este posibilă fuzionarea nucleelor între ele. Aceste noi nuclee primesc apoi electroni din mediu și astfel se finalizează formarea a două sau mai multe substanțe noi. Toate aceste substanțe sunt câteva elemente ale sistemului periodic. Spre deosebire de reacțiile nucleare, în reacțiile chimice miezurile nu sunt afectate atomi. Toate modificările apar numai în învelișurile exterioare de electroni. Unele legături chimice sunt rupte, iar altele se formează.
Prin urmare, reacții chimice Fenomenele se numesc fenomene în care unele substanțe cu o anumită compoziție și proprietăți sunt transformate în alte substanțe - cu o compoziție diferită și alte proprietăți. În același timp, nu au loc modificări în compoziția nucleelor atomice.
Să evidențiem semnele și condițiile reacțiilor chimice (Fig. 1, 2).
Figura 1 - Semne ale reacțiilor chimice
Figura 2 - Condiții de desfășurare a reacțiilor chimice
Luați în considerare o reacție chimică tipică: arderea gazului natural (metan) în oxigenul aerului (această reacție poate fi observată acasă, care are o sobă cu gaz) în Figura 3.
Figura 3 - Arderea gazelor naturale (metan) în oxigenul atmosferic
Metanul CH 4 și oxigenul O 2 reacționează unul cu altul formând dioxid de carbon CO 2 și apă H 2 O. În acest caz, legăturile dintre atomii de C și H din molecula de metan și dintre atomii de oxigen din molecula de O 2 sunt spart. În locul lor, apar noi legături între atomii C și O, H și O.
Figura 3 arată clar că pentru implementarea cu succes a răspunsului la unu luați o moleculă de metan Două molecule de oxigen. Cu toate acestea, nu este foarte convenabil să scrieți o reacție chimică folosind desene de molecule, prin urmare, formulele abreviate ale substanțelor sunt folosite pentru a scrie reacții chimice - o astfel de înregistrare se numește ecuația reacției chimice.
Figura 4 - Ecuația reacției
Ecuația pentru reacția chimică prezentată în figura 3 este următoarea
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O
Numărul de atomi ai diferitelor elemente din partea stângă și dreaptă a ecuației este același. Pe partea stângă a unu un atom de carbon în molecula de metan (CH 4), iar în dreapta - aceeași găsim atomul de carbon în compoziția moleculei de CO 2. toate patru cu siguranță vom găsi atomi de hidrogen din partea stângă a ecuației și în dreapta - în compoziția moleculelor de apă.
Într-o ecuație de reacție chimică, pentru a egaliza numărul de atomi identici din diferite părți ale ecuației, cote, care sunt înregistrate inainte de formule de substanțe.
Luați în considerare o altă reacție - transformarea oxidului de calciu CaO (var nestins) în hidroxid de calciu Ca(OH) 2 (var stins) sub acțiunea apei (Fig. 5).
Figura 5 - Oxidul de calciu CaO atașează o moleculă de apă H2O
cu formarea hidroxidului de calciu Ca (OH) 2
Spre deosebire de ecuațiile matematice, ecuațiile chimice nu pot schimba părțile din stânga și din dreapta. Substanțele din partea stângă a ecuației unei reacții chimice se numesc reactivi, iar în dreapta produși de reacție .
Dacă schimbăm părțile din stânga și din dreapta în ecuația din figura 5, obținem ecuația complet diferit reactie chimica
Ca (OH) 2 \u003d CaO + H 2O
Dacă reacția dintre CaO și H 2 O (Fig. 4) începe spontan și continuă cu eliberarea unei cantități mari de căldură, atunci ultima reacție, în care Ca(OH) 2 servește ca reactiv, necesită o încălzire puternică. De asemenea, adăugăm că reactanții și produșii pot să nu fie neapărat molecule, ci și atomi - dacă un element sau elemente într-o formă pură participă la reacție, de exemplu
H2 + CuO \u003d Cu + H2O
Astfel, am ajuns la clasificarea reacțiilor chimice, pe care o vom lua în considerare în capitolul următor.
2. Clasificarea reacțiilor chimice
În procesul de studiere a chimiei, trebuie să se întâlnească clasificări ale reacțiilor chimice în funcție de diferite criterii (Tabelul 1).
Tabelul 1 - Clasificarea reacțiilor chimice
| De efect termic | exotermic- curgere cu eliberare de energie 4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5 + Q; CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q |
| Endotermic- se procedează la absorbţia energiei Cu(OH) 2 CuO + H 2 O - Q; C8H18C8H16 + H2-Q | |
| De numărul și compoziția originalului și substanțe formate | Reacții de descompunere- dintr-o substanță complexă se formează mai multe altele mai simple: CaCO 3 CaO + CO 2 C 2 H 5 OH → C 2 H 4 + H 2 O |
| Reacții de conexiune- o substanță complexă se formează din mai multe substanțe simple sau complexe: 2H 2 + O 2 → 2H 2 OC 2 H 4 + H 2 → C 2 H 6 | |
| Reacții de substituție- atomii unei substanțe simple înlocuiesc atomii unuia dintre elementele unei substanțe complexe: Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl | |
| Reacții de schimb- două substanțe complexe schimbă părți constitutive: AgNO 3 + HCl \u003d AgCl ↓ + HNO 3 HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O | |
| De starea de agregare a reactanţilor | Eterogen- substanțele inițiale și produșii de reacție sunt în diferite stări de agregare: Fe (t) + CuCl 2 (soluție) → Cu (t) + FeCl 2 (soluție) 2Na (t) + 2C 2 H 5 OH (l) → 2C 2H5ONa (soluție) + H2(g) |
| omogen- materiile prime și produșii de reacție sunt în aceeași stare de agregare: 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) | |
| De prezența unui catalizator | catalitic 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 C 2 H 4 + H 2 C 2 H 4 |
| Necatalitic S + O 2 SO 2 C 2 H 2 + 2Cl 2 → C 2 H 2 Cl 4 | |
| De direcţie | ireversibil- curge in aceste conditii intr-o singura directie: H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 + 2HCl CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O |
| reversibil- curge în aceste condiţii simultan în două sensuri opuse: 3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3; C2H4 + H2↔ C2H6 | |
| De modificarea stării de oxidare a atomilor elementelor | Redox- reacții care apar cu modificarea stării de oxidare: Fe 0 + 2H +1 Cl -1 → Fe 2+ Cl 2 -1 + H 2 0 H +1 C 0 O -2 H +1 + H 2 → C - 2H3+10-2H+1 |
| Neoxidant-reducător- reacții care au loc fără modificarea stării de oxidare: 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 |
După cum puteți vedea, există diferite moduri de clasificare a reacțiilor chimice, dintre care vom lua în considerare următoarele mai detaliat.
O varietate de reacții chimice, al căror număr nu poate fi calculat, nu pot fi acoperite de o singură clasificare universală, prin urmare sunt împărțite în funcție de anumite caracteristici comune. Sub oricare dintre aceste semne, reacțiile pot fi atribuite atât între substanțe anorganice, cât și între substanțe organice.
În primul rând, există reacții fără a modifica compoziția substanțeiși reacții cu modificarea compoziției.
Reacții care au loc fără modificarea compoziției substanțelor:
AlCl3,t
CH3-CH2-CH2-CH3 > CH3-CH-CH3
Reacții care apar la modificarea compoziției substanțelor:
6 CO2 + 6 H2O = C6H12O6 + 6 O2
În chimia organică, acest tip de reacție include reacții de izomerizare. Astfel, izomerizarea alcanilor se realizează pentru a obține benzină cu cifră octanică mare.
Pentru procesele chimice care au loc între reactivii anorganici, se folosesc cel mai adesea următoarele clasificări:
1. Numărul și compoziția materiilor prime și a produselor de reacție.
2. Starea agregată a reactanților și a produselor de reacție.
3. Numărul de faze în care se află participanții la reacție.
4. Natura particulelor transferate.
5. Posibilitatea ca reacția să decurgă în direcțiile înainte și invers.
6. Semn de efect termic
Diverse metode de clasificare sunt adesea combinate între ele (Fig. 1).
Figura 1 - Semnul clasificării reacțiilor chimice
Să luăm în considerare mai detaliat fiecare dintre tipurile de reacții chimice.
1. Clasificarea în funcție de numărul și compoziția reactivilor și a substanțelor finale (Tabelul 1).
Tabelul 1 - Tipuri de reacții chimice și mecanismele acestora
1. Reacții de legătură. D.I. Mendeleev a definit un compus ca o reacție, „în care apare una din două substanțe. Deci, în reacțiile unui compus din mai multe substanțe care reacţionează cu o compoziție relativ simplă, se obține o substanță cu o compoziție mai complexă
Reacțiile combinate includ procesele de ardere a substanțelor simple (sulf, fosfor, carbon) în aer. De exemplu, carbonul arde în aer C + O 2 \u003d CO 2 (desigur, această reacție are loc treptat, prima dată se formează monoxid de carbon CO). De regulă, aceste reacții sunt însoțite de eliberare de căldură, adică. conduc la formarea de compuși mai stabili și mai puțin bogați în energie - sunt exotermi.
Reacțiile combinației de substanțe simple sunt întotdeauna de natură redox. Reacțiile de conexiune care apar între substanțele complexe pot apărea atât fără schimbarea valenței
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO3) 2
și să fie clasificate ca redox
2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3.
2. Reacții de descompunere. Reacțiile chimice de descompunere, potrivit lui Mendeleev, „cuprind cazuri inverse față de compus, adică acelea în care o substanță dă două sau, în general, un număr dat de substanțe este un număr mai mare dintre ele.
Reacțiile de descompunere duc la formarea mai multor compuși dintr-o substanță complexă
A = B + C + D
Produșii de descompunere ai unei substanțe complexe pot fi atât substanțe simple, cât și complexe. Un exemplu de reacție de descompunere este reacția chimică de descompunere a cretei (sau a calcarului sub influența temperaturii): CaCO 3 \u003d CaO + CO 2. Reacția de descompunere necesită în general încălzire. Astfel de procese sunt endoterme, adică curge cu absorbția de căldură. Dintre reacțiile de descompunere care apar fără modificarea stărilor de valență, trebuie remarcată descompunerea hidraților, bazelor, acizilor și sărurilor cristaline ale acizilor care conțin oxigen.
CuSO4 5H2O = CuSO4 + 5H2O,
Cu(OH)2 = CuO + H2O,
H2SiO3 = SiO2 + H2O.
Reacțiile de descompunere de natură redox includ descompunerea oxizilor, acizilor și sărurilor formate de elemente în stări superioare de oxidare
2SO3 = 2SO2 + O2,
4HNO3 = 2H2O + 4NO2O + O2O,
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2,
(NH4) 2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + 4H2O.
Deosebit de caracteristice sunt reacțiile redox de descompunere pentru sărurile acidului azotic.
Reacțiile de descompunere din chimia organică, spre deosebire de reacțiile de descompunere din chimia anorganică, au propriile lor specificități. Ele pot fi considerate procese inverse de adăugare, deoarece rezultatul cel mai adesea este formarea de legături sau cicluri multiple.
Reacțiile de descompunere în chimia organică se numesc cracare
С18H38 = С9H18 + С9H20
sau dehidrogenare C4H10 = C4H6 + 2H2.
În reacțiile celorlalte două tipuri, numărul de reactanți este egal cu numărul de produse.
3. Reacții de substituție. Trăsătura lor distinctivă este interacțiunea unei substanțe simple cu una complexă. Astfel de reacții există în chimia organică. Cu toate acestea, conceptul de „substituție” în substanțele organice este mai larg decât în chimia anorganică. Dacă orice atom sau grup funcțional din molecula substanței inițiale este înlocuit cu un alt atom sau grup, acestea sunt și reacții de substituție, deși din punctul de vedere al chimiei anorganice, procesul arată ca o reacție de schimb.
În reacțiile de substituție, de obicei o substanță simplă interacționează cu una complexă, formând o altă substanță simplă și alta complexă. A + BC = AB + C
De exemplu, prin scufundarea unui cui de oțel într-o soluție de sulfat de cupru, obținem sulfat de fier (cupru înlocuit cu fier din sarea sa) Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu.
Aceste reacții sunt predominant reacții redox.
2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3,
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2,
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2,
2KSlO3 + l2 = 2KlO3 + Cl2.
Exemplele de reacții de substituție care nu sunt însoțite de o modificare a stărilor de valență ale atomilor sunt extrem de puține.
Trebuie remarcată reacția dioxidului de siliciu cu sărurile acizilor care conțin oxigen, care corespund anhidridelor gazoase sau volatile.
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2,
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 = 3CaSiO3 + P2O5.
Uneori, aceste reacții sunt considerate reacții de schimb.
CH4 + CI2 = CH3CI + HCI.
4. Reacții de schimb (inclusiv neutralizare). Reacțiile de schimb sunt reacții între doi compuși care își schimbă constituenții unul cu celălalt.
AB + CD = AD + CB
Un număr mare dintre ele apar în soluții apoase. Un exemplu de reacție de schimb chimic este neutralizarea unui acid cu un alcalin.
NaOH + HCl \u003d NaCl + H2O.
Aici, în reactivi (substanțe din stânga), un ion de hidrogen din compusul HCl este schimbat cu un ion de sodiu din compusul NaOH, rezultând o soluție de sare comună în apă.
Dacă procesele redox au loc în timpul reacțiilor de substituție, atunci reacțiile de schimb au loc întotdeauna fără modificarea stării de valență a atomilor. Acesta este cel mai frecvent grup de reacții între substanțe complexe - oxizi, baze, acizi și săruri.
ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O,
AgNO3 + KBr = AgBr + KNO3,
CrCl3 + ZNaOH = Cr(OH)3 + ZNaCl.
Un caz special al acestor reacții de schimb - reacțiile de neutralizare
HCl + KOH = KCI + H2O.
De obicei, aceste reacții se supun legilor echilibrului chimic și se desfășoară în direcția în care cel puțin una dintre substanțe este îndepărtată din sfera de reacție sub formă de substanță gazoasă, volatilă, precipitat sau compus cu disociere scăzută (pentru soluții).
NaHCO3 + Hcl \u003d NaCl + H2O + CO2 ^,
Ca (HCO3) 2 + Ca (OH) 2 \u003d 2CaCO3v + 2H2O,
CH3COONa + H3PO4 = CH3COOH + NaH2PO4.
Cu toate acestea, multe reacții nu se încadrează în schema simplă de mai sus. De exemplu, o reacție chimică între permanganat de potasiu (permanganat de potasiu) și iodură de sodiu nu poate fi atribuită niciunuia dintre aceste tipuri. Astfel de reacții sunt de obicei denumite reacții redox, de exemplu
2KMnO 4 +10NaI+ 8H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+5I2+8H2O.
Reacțiile redox din chimia anorganică includ toate reacțiile de substituție și acele reacții de descompunere și compuse în care este implicată cel puțin o substanță simplă. Într-o versiune mai generalizată (luând deja în considerare chimia organică), toate reacțiile care implică substanțe simple. Și, invers, reacțiile care se desfășoară fără a modifica stările de oxidare ale elementelor care formează reactanții și produșii de reacție includ toate reacțiile de schimb.
2. Clasificarea reacțiilor în funcție de caracteristicile fazelor
În funcție de starea de agregare a substanțelor care reacţionează, se disting următoarele reacţii:
1. Reacții cu gaze:
2. Reacții în soluții:
NaOH (p-p) + Hcl (p-p) = NaCI (p-p) + H2O (l).
3. Reacții între solide:
CaO (tv) + SiO2 (tv) \u003d CaSiO3 (tv).
