Самое интересное в окружающем мире состоит в том, что он постоянно изменяется.
Понятие «химическая реакция» — второе главное понятие химии. Каждую секунду в мире происходит неисчислимое множество реакций, в результате которых одни вещества превращаются в другие. Некоторые реакции мы можем наблюдать непосредственно, например ржавление железных предметов, свертывание крови, сгорание автомобильного топлива.
В то же время, подавляющее большинство реакций остаются невидимыми, но именно они определяют свойства окружающего нас мира.
Для того, чтобы осознать свое место в мире и научиться им управлять, человек должен глубоко понять природу этих реакций и те законы, которым они подчиняются. Задача современной химии состоит в изучении функций веществ в сложных химических и биологических системах, анализе связи структуры вещества с его функциями и синтезе веществ с заданными функциями.
Итак, химических реакций протекающих вокруг человека очень много, они протекают постоянно. Что же необходимо сделать, чтобы не запутаться во всём многообразии химических реакций? Научиться их классифицировать и выявлять существенные признаки классов.
Цель данной работы: рассмотреть понятие «химическая реакция» и систематизировать и обобщить знания о классификации химических реакций.
Глава I. Общее понятие о химической реакции.
Химическая реакция — превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции).
В отличие от ядерных реакций, при химических реакциях ядра атомов не меняются, в частности не изменяется их общее число, изотопный состав химиче
Химические реакции происходят при смешении или физическом контакте реагентов самопроизвольно, при нагревании, участии катализаторов (катализ), действии света (фотохимические реакции), электрического тока (электродные процессы), ионизирующих излучений (радиационно-химические реакции), механического воздействия (механохимические реакции), в низкотемпературной плазме (плазмохимические реакции) и т. п. Взаимодействие молекул между собой происходит по цепному маршруту: ассоциация – электронная изомеризация – диссоциация, в котором активными частицами являются радикалы, ионы, координационно-ненасыщенные соединения. Скорость химической реакции определяется концентрацией активных частиц и разницей между энергиями связи разрываемой и образуемой.
Реакционная способность веществ и скорость химической реакции
... — скорость химической реакции. Выводы Для всесторонней характеристики реакционных способностей веществ химикам пришлось изобрести целый ряд понятий, среди которых главнейшими являются «химический потенциал», «химическая активность» и «скорость химической реакции». Важнейшей кинетической характеристикой является скорость химической реакции. Она ...
Химические свойства веществ выявляются в разнообразных химических реакциях.
Химические реакции
В левой части уравнения пишутся
Знак равенства, связывающий левую и правую часть, указывает, что общее количество атомов веществ, участвующих в реакции, остается постоянным. Это достигается расстановкой перед формулами целочисленных стехиометрических коэффициентов, показывающих количественные соотношения между реагентами и продуктами реакции. Если сделать перестановку левой и правой части в уравнении, то получим уравнение совсем другой химической реакции.
Химические уравнения могут содержать
Глава II. Классификация химических реакций.
|
По тепловому эффекту |
Экзотермические — протекают с выделением энергии 4Р + 5О 2 = 2Р2 О5 + Q; CH 4 + 2О2 > СО2 + 2H2 O + Q Эндотермические — протекают с поглощением энергии Cu(OH) 2 = CuO + H2 O — Q; C 8 H18 = C8 H16 + H2 — Q |
|
По числу и составу исходных и образовавшихся веществ |
Реакции разложения — из одного сложного вещества образуется несколько более простых: СаСО 3 = СаО + СО2 C 2 H5 OH > C2 H4 + H2 O Реакции соединения — из нескольких простых или сложных веществ образуется одно сложное: 2H 2 + О2 > 2H2 O C 2 H4 + H2 > C2 H6 Реакции замещения — атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе: Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H2 CH 4 + C12 = CH3 Cl + HCl Реакции обмена — два сложных вещества обмениваются составными частями: AgNO 3 + HCl = AgCl + HNO3 HCOOH + CH 3 OH > HCOOCH3 + H2 O |
|
По агрегатному состоянию реагирующих веществ |
Гетерогенные — исходные вещества и продукты реакции находятся в разных агрегатных состояниях: Fe (т) + CuCl2(р-р) > Cu(т) + FeCl2(р-р) 2Na (т) + 2C2 H5 OH(ж) > 2C2 H5 ONa(р-р) + H2(г) ^ Гомогенные — исходные вещества и продукты реакции находятся в одном агрегатном состоянии: H 2(г) + Cl2(г) = 2HCl(г) C 2 H5 OH(ж) + CH3 COOH(ж) > CH3 COOC2 H5(ж) + H2 O(ж) |
|
По наличию катализатора |
Каталитические 2H 2 + O2 = 2H2 O C 2 H4 + Н2 = H2 C2 H4 Некаталитические S + О 2 = SO2 C 2 H2 + 2Cl2 > C2 H2 Cl4 |
|
По направлению |
Необратимые — протекают в данных условиях только в одном направлении: H 2 SO4 + BaCl2 > BaSO4 + 2HCl CH 4 + 2О2 > СО2 + 2H2 O Обратимые — протекают в данных условиях одновременно в двух противоположных направлениях: 3H 2 + N2 = 2NH3 ; C2 H4 + H2 = C2 H6 |
|
По изменению степени окисления атомов элементов |
Окислительно-восстановительные — реакции, идущие с изменением степени окисления: Fe 0 + 2H+1 Cl-1 > Fe2+ Cl2 -1 + H2 0 H +1 C0 O-2 H+1 + H2 > C-2 H3 +1 O-2 H+1 Неокислительно- S +4 O4 -2 + H2 O > H2 + S+4 O4 -2 CH 3 NH2 + HCl > (CH3 NH3 )Cl |
2.1 По числу и составу исходных и образовавшихся веществ
2.1.1 Реакции соединения
При реакциях соединения из нескольких реагирующих веществ относительно простого состава получается одно вещество более сложного состава:
A + B + C = D
Как правило, эти реакции сопровождаются выделением тепла, т.е. приводят к образованию более устойчивых и менее богатых энергией соединений.
Реакции соединения простых веществ всегда носят окислительно-восстановительный характер. Реакции соединения, протекающие между сложными веществами, могут происходить как без изменения валентности:
СаСО 3 + СО2 + Н2 О = Са(НСО3 )2 ,
так и относиться к числу окислительно-
2FеСl 2 + Сl2 = 2FеСl3 .
СаО + Н 2 О = Са(ОН)2
4Р + 5О 2 = 2Р2 О5 .
Сa + Cl 2 = CaCl2 ,
2Mg + O2 = 2MgO
SO 2 + Н2 О = Н2 SO3
2H 2 + O2 = Н2 О
Н 2 О + СО2 = Н2 CO3
2.1.2 Реакции разложения
Реакции разложения — химические реакции, в которых из одного, более сложного вещества образуются два или более других, более простых веществ.
Фактором, вызывающим разложение, могут являться различные физические воздействия. Соответственно, выделяют различные виды реакций разложения:
- биодеградация (биологический распад, биоразложение) — разложение в результате деятельности живых организмов;
- сольволиз — реакция обменного разложения между растворенным веществом и растворителем:
-
- алкоголиз — растворителем выступает какой-либо спирт;
- гидролиз — растворителем выступает вода;
- и т. д.
- радиолиз — разложение под действием ионизирующих излучений;
- термолиз — под действием повышенной температуры:
-
- пиролиз — термическое разложение органических соединений без доступа воздуха.
Реакции разложения приводят к образованию нескольких соединений из одного сложного вещества:
А = В + С + D.
Продуктами разложения сложного вещества могут быть как простые, так и сложные вещества.
Из реакций разложения, протекающих без изменения валентных
CuSO 4 5H2 O = CuSO4 + 5H2 O
Cu(OH) 2 = CuO + H2 O
H 2 SiO3 = SiO2 + H2 O.
К реакциям разложения окислительно-
2SO 3 = 2SO2 + O2 .
4HNO 3 = 2H 2 O + 4NO2 O + O2 O
2AgNO 3 = 2Ag + 2NO2 + O2 ,
(NH 4 )2Cr2 O7 = Cr2 O3 + N2 + 4H2 O.
Особенно характерны окислительно-восстановительные реакции разложения для солей азотной кислоты.
Реакции разложения в органической химии носят название крекинга:
С 18 H38 = С9 H18 + С9 H20 ,
или дегидрирования:
C 4 H10 = C4 H6 + 2H2 .
2.1.3Реакции обмена
Реакциями обмена называют реакции между двумя соединениями, которые обмениваются между собой своими составными частями:
АВ + СD = АD + СВ.
Если при реакциях замещения протекают
ZnO + Н 2 SО4 = ZnSО4 + Н2 О,
AgNО 3 + КВr = АgВr + КNО3 ,
СrСl 3 + ЗNаОН = Сr(ОН)3 + ЗNаСl.
Частный случай этих реакций обмена — реакции нейтрализации:
НСl + КОН = КСl + Н 2 О.
Обычно эти реакции подчиняются законам химического равновесия и протекают в том направлении, где хотя бы одно из веществ удаляется из сферы реакции в виде газообразного, летучего вещества, осадка или малодиссоциирующего (для растворов) соединения:
NаНСО 3 + НСl = NаСl + Н2 О + СО2 ,
Са(НСО 3 )2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3 + 2Н2 О,
СН 3 СООNа + Н3 РО4 = СН3 СООН + NаН2 РО4 .
2.1.4 Реакции замещения
При реакциях замещения обычно простое вещество взаимодействует со сложным, образуя другое простое вещество и другое сложное:
А + ВС = АВ + С.
Эти реакции в подавляющем большинстве
2Аl + Fe 2 O3 = 2Fе + Аl2 О3 ,
Zn + 2НСl = ZnСl 2 + Н2 ,
2КВr + Сl 2 = 2КСl + Вr2 ,
