Видове химични реакции. химична реакция

Класификацията на химичните реакции в неорганичната и органичната химия се извършва въз основа на различни класификационни признаци, подробности за които са дадени в таблицата по-долу.

Чрез промяна на степента на окисление на елементите

Първият признак за класификация е чрез промяна на степента на окисление на елементите, които образуват реагентите и продуктите.
а) редокс
б) без промяна на степента на окисление
редокснаречени реакции, придружени от промяна в степените на окисление на химичните елементи, които съставляват реагентите. Редокс в неорганичната химия включва всички реакции на заместване и онези реакции на разлагане и съединения, в които участва поне едно просто вещество. Реакциите, които протичат без промяна на степените на окисление на елементите, които образуват реагентите и реакционните продукти, включват всички обменни реакции.

Според броя и състава на реагентите и продуктите

Химичните реакции се класифицират според естеството на процеса, тоест според броя и състава на реагентите и продуктите.

Реакции на свързваненаречени химични реакции, в резултат на които се получават сложни молекули от няколко по-прости, например:
4Li + O 2 = 2Li 2 O

Реакции на разлаганенаречени химични реакции, в резултат на които се получават прости молекули от по-сложни, например:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2

Реакциите на разлагане могат да се разглеждат като процеси, обратни на съединението.

реакции на заместваненаричат ​​се химични реакции, в резултат на които атом или група от атоми в молекула на вещество се заменят с друг атом или група от атоми, например:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2 

Тяхната отличителна черта е взаимодействието на просто вещество със сложно. Такива реакции съществуват в органичната химия.
Въпреки това, концепцията за "заместване" в органичните вещества е по-широка, отколкото в неорганичната химия. Ако някой атом или функционална група в молекулата на изходното вещество се заменят с друг атом или група, това също са реакции на заместване, въпреки че от гледна точка на неорганичната химия процесът изглежда като обменна реакция.
- обмен (включително неутрализация).
Обменни реакциинаричаме химични реакции, които протичат без промяна на степените на окисление на елементите и водят до обмен на съставните части на реагентите, например:
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3

Бягайте в обратна посока, ако е възможно.

Ако е възможно, продължете в обратна посока – обратимо и необратимо.

обратимонаричани химични реакции, протичащи при дадена температура едновременно в две противоположни посоки със съизмерими скорости. При записване на уравненията на такива реакции знакът за равенство се заменя с противоположно насочени стрелки. Най-простият пример за обратима реакция е синтезът на амоняк чрез взаимодействието на азот и водород:

N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

необратимиса реакции, които протичат само в посока напред, в резултат на което се образуват продукти, които не взаимодействат помежду си. Необратимите включват химични реакции, които водят до образуването на слабо дисоциирани съединения, отделя се голямо количество енергия, както и тези, при които крайните продукти напускат реакционната сфера в газообразна форма или под формата на утайка, например:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

Чрез топлинен ефект

екзотермиченса химични реакции, които отделят топлина. Символът за промяната в енталпията (топлинното съдържание) е ΔH, а топлинният ефект на реакцията е Q. За екзотермични реакции Q > 0 и ΔH< 0.

ендотермиченнаричани химични реакции, които протичат с поглъщането на топлина. За ендотермични реакции Q< 0, а ΔH > 0.

Реакциите на свързване обикновено ще бъдат екзотермични реакции, а реакциите на разлагане ще бъдат ендотермични. Рядко изключение е реакцията на азот с кислород - ендотермична:
N2 + O2 → 2NO - В

По фаза

хомогеннанаречени реакции, протичащи в хомогенна среда (хомогенни вещества, в една фаза, например g-g, реакции в разтвори).

хетерогененнаречени реакции, протичащи в нехомогенна среда, върху контактната повърхност на реагиращите вещества, които са в различни фази, например твърдо и газообразно, течно и газообразно, в две несмесващи се течности.

С помощта на катализатор

Катализаторът е вещество, което ускорява химическата реакция.

каталитични реакциипротича само в присъствието на катализатор (включително ензимен).

Некаталитични реакцииработи при липса на катализатор.

По вид на разкъсване

Според вида на разкъсването на химичната връзка в изходната молекула се разграничават хомолитични и хетеролитични реакции.

хомолитиченнаречени реакции, при които в резултат на разкъсване на връзките се образуват частици, които имат несдвоен електрон - свободни радикали.

Хетеролитиченнаречени реакции, които протичат чрез образуването на йонни частици – катиони и аниони.

• хомолитичен (равна празнина, всеки атом получава 1 електрон)
• хетеролитичен (неравна празнина - човек получава двойка електрони)

Радикална(верижни) химични реакции, включващи радикали, се наричат, например:

CH 4 + Cl 2 hv → CH 3 Cl + HCl

йоннанаречени химични реакции, които протичат с участието на йони, например:

KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl ↓

Електрофилният се отнася до хетеролитични реакции на органични съединения с електрофили - частици, които носят цял ​​или частичен положителен заряд. Те се разделят на реакции на електрофилно заместване и електрофилно добавяне, например:

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

Нуклеофилният се отнася до хетеролитични реакции на органични съединения с нуклеофили - частици, които носят цяло число или частичен отрицателен заряд. Те се подразделят на реакции на нуклеофилно заместване и нуклеофилно присъединяване, например:

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

Класификация на органичните реакции

Класификацията на органичните реакции е дадена в таблицата:

Понятието "съставна реакция" е антонимът на понятието "реакция на разлагане". Опитайте се, като използвате техниката на опозицията, да дефинирате понятието "съставна реакция". Точно така! Имате следната формулировка.

Нека разгледаме този тип реакции с помощта на друга, нова за вас форма на записване на химични процеси – така наречените вериги от преходи, или трансформации. Например, схема

показва превръщането на фосфора във фосфорен оксид (V) P 2 O 5 , който от своя страна след това се превръща във фосфорна киселина H 3 PO 4 .

Броят на стрелките в схемата на трансформация на веществата съответства на минималния брой химични трансформации - химични реакции. В този пример това са два химични процеса.

1-ви процес. Получаване на фосфорен оксид (V) Р 2 O 5 от фосфор. Очевидно това е реакция на комбинацията на фосфор с кислород.

Нека сложим малко червен фосфор в лъжица за горящи вещества и да я запалим. Фосфорът гори с ярък пламък, произвеждайки бял дим, състоящ се от малки частици фосфорен (V) оксид:

4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5.

2-ри процес. Нека сложим лъжица горящ фосфор в колбата. Изпълнен е с гъст дим от фосфорен оксид (V). Изваждаме лъжица от колбата, наливаме вода в колбата и разклащаме съдържанието, след като затваряме гърлото на колбата с тапа. Димът постепенно изтънява, разтваря се във вода и накрая изчезва напълно. Ако към разтвора, получен в колбата, се добави малко лакмус, той ще стане червен, което е доказателство за образуването на фосфорна киселина:

P 2 O 5 + ZN 2 O \u003d 2H 3 RO 4.

Реакциите, които се извършват за осъществяване на разглежданите преходи, протичат без участието на катализатор, поради което се наричат ​​некаталитични. Разгледаните по-горе реакции протичат само в една посока, т.е. те са необратими.

Нека анализираме колко и какви вещества са влезли в горните реакции и колко и какви вещества са се образували в тях. При първата реакция се образува едно сложно вещество от две прости вещества, а при втората - от две сложни вещества, всяко от които се състои от два елемента, се образува едно сложно вещество, което вече се състои от три елемента.

Едно сложно вещество може да се образува и в резултат на реакцията на комбинацията от сложни и прости вещества. Например, при производството на сярна киселина от серен оксид (IV) се получава серен оксид (VI):

Тази реакция протича както в права посока, т.е. с образуването на реакционния продукт, така и в обратна посока, т.е. продуктът на реакцията се разлага на изходни вещества, следователно вместо знак за равенство те поставят знака за обратимост.

Тази реакция включва катализатор - ванадиев (V) оксид V 2 O 5, който е посочен над знака за обратимост:

Сложно вещество може да се получи и при реакцията на комбинацията от три вещества. Например азотната киселина се получава чрез реакция, чиято схема е:

NO 2 + H 2 O + O 2 → HNO 3.

Помислете как да изберете коефициентите за изравняване на схемата на тази химическа реакция.

Броят на азотните атоми не е необходимо да се изравнява: както в лявата, така и в дясната част на схемата, по един азотен атом. Нека изравним броя на водородните атоми - пишем коефициент 2 пред формулата на киселината:

NO 2 + H 2 O + O 2 → 2HNO 3.

но в този случай ще бъде нарушено равенството на броя на азотните атоми - един азотен атом остава от лявата страна, а от дясната има два. Записваме коефициент 2 пред формулата за азотен оксид (IV):

2NO 2 + H 2 O + O 2 → 2HNO 3.

Нека преброим броя на кислородните атоми: има седем от лявата страна на реакционната схема и шест от дясната страна. За да изравните броя на кислородните атоми (шест атома във всяка част от уравнението), не забравяйте, че преди формулите на простите вещества можете да напишете дробния коефициент 1/2:

2NO 2 + H 2 O + 1/2O 2 → 2HNO 3 .

Нека направим коефициентите цели числа. За да направим това, пренаписваме уравнението, като удвояваме коефициентите:

4NO 2 + 2Н 2 O + O 2 → 4HNO 3.

Трябва да се отбележи, че почти всички съединения на реакциите са екзотермични реакции.

Лабораторен експеримент No15
Калциниране на мед в пламъка на алкохолна лампа

Помислете за дадения ви меден проводник (плоча) и опишете външния му вид. Запалете жицата, като я държите с клещи за тигел, в горната част на пламъка на спиртната лампа за 1 минута. Опишете условията за реакцията. Опишете знак, потвърждаващ, че е възникнала химическа реакция. Напишете уравнение за реакцията. Назовете изходните материали и продуктите на реакцията.

Обяснете дали масата на медната тел (плоча) се е променила след края на експеримента. Обосновете отговора си, като използвате познанията за закона за запазване на масата на веществата.

Ключови думи и фрази

1. Комбинираните реакции са антоними за реакции на разлагане.
2. Каталитични (включително ензимни) и некаталитични реакции.
3. Вериги от преходи или трансформации.
4. Обратими и необратими реакции.

Работа с компютър

1. Вижте електронното заявление. Проучете материала от урока и изпълнете предложените задачи.
2. Потърсете в Интернет имейл адреси, които могат да послужат като допълнителни източници, които разкриват съдържанието на ключовите думи и фрази на параграфа. Предложете на учителя вашата помощ при подготовката на нов урок – направете отчет за ключовите думи и фрази от следващия параграф.

Въпроси и задачи

Реакциите на разлагане играят важна роля в живота на планетата. В крайна сметка те допринасят за унищожаването на отпадните продукти на всички биологични организми. Освен това този процес помага на човешкото тяло да усвоява ежедневно различни сложни съединения, като ги разгражда на прости (катаболизъм). В допълнение към всичко по-горе, тази реакция допринася за образуването на прости органични и неорганични вещества от сложни. Нека да научим повече за този процес, а също и да разгледаме практически примери за химическата реакция на разлагане.

Какво се наричат ​​реакции в химията, какви са те и от какво зависят

Преди да изучавате информация за разлагането, си струва да научите за това като цяло. Това име се отнася до способността на молекулите на някои вещества да взаимодействат с други и да образуват нови съединения по този начин.

Например, ако кислородът и две взаимодействат един с друг, резултатът ще бъде две молекули водороден оксид, който всички познаваме като вода. Този процес може да се запише с помощта на следното химично уравнение: 2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

Въпреки че има различни критерии, по които се разграничават химичните реакции (термичен ефект, катализатори, наличие/отсъствие на фазови граници, промени в степените на окисление на реагентите, обратимост/необратимост), те най-често се класифицират според вида на трансформацията на взаимодействащите вещества.

По този начин се разграничават четири вида химични процеси.

• Съединение.
• Разлагане.
• Обмен.
• Заместване.

Всички горепосочени реакции се записват графично с помощта на уравнения. Общата им схема изглежда така: A → B.

От лявата страна на тази формула са изходните реагенти, а от дясната - веществата, образувани в резултат на реакцията. По правило се изисква излагане на температура, електричество или използване на каталитични добавки, за да го стартира. Тяхното присъствие също трябва да бъде посочено в химичното уравнение.

разлагане (разделяне)

Този тип химичен процес се характеризира с образуването на две или повече нови съединения от молекулите на едно вещество.

По-просто казано, реакцията на разлагане може да се сравни с къща от дизайнер. След като реши да построи кола и лодка, детето разглобява първоначалната конструкция и изгражда желаната от нейните части. В същото време структурата на елементите на самия конструктор не се променя, точно както се случва с атомите на веществото, участващо в разцепването.

Как изглежда уравнението на разглежданата реакция?

Въпреки факта, че стотици връзки са способни да се разделят на по-прости компоненти, всички такива процеси протичат по същия принцип. Можете да го изобразите с помощта на схематичната формула: ABV → A + B + C.

В него ABV е първоначалното съединение, което е претърпяло разцепване. A, B и C са вещества, образувани от атомите на ABV по време на реакцията на разлагане.

Видове реакции на разцепване

Както бе споменато по-горе, за да започне химичен процес, често е необходимо да има определен ефект върху реагентите. В зависимост от вида на такова стимулиране има няколко вида разлагане:

Разлагането на калиев перманганат (KMnO4)

След като се занимаваме с теорията, си струва да разгледаме практически примери за процеса на разделяне на вещества.

Първият от тях ще бъде разпадането на KMnO 4 (обикновено наричан калиев перманганат) поради нагряване. Реакционното уравнение изглежда така: 2KMnO 4 (t 200 ° C) → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2.

От представената химическа формула се вижда, че за да се активира процесът, е необходимо първоначалният реагент да се нагрее до 200 градуса по Целзий. За по-добра реакция калиев перманганат се поставя във вакуумен съд. От това можем да заключим, че този процес е пиролиза.

В лабораториите и в производството се извършва за получаване на чист и контролиран кислород.

Термолиза на калиев хлорат (KClO3)

Реакцията на разлагане на бертолетовата сол е друг пример за чиста класическа термолиза.

Споменатият процес преминава през два етапа и изглежда така:

• 2 KClO 3 (t 400 ° C) → 3KClO 4 + KCl.
• KClO 4 (t от 550 ° C) → KCl + 2O2

Също така, термолизата на калиев хлорат може да се извърши при по-ниски температури (до 200 ° C) на един етап, но за това е необходимо в реакцията да участват катализиращи вещества - оксиди на различни метали (купура, ферум, манган, и др.).

Уравнение от този вид ще изглежда така: 2KClO 3 (t 150 ° C, MnO 2) → KCl + 2O 2.

Подобно на калиевия перманганат, бертолетовата сол се използва в лабораториите и промишлеността за производство на чист кислород.

Електролиза и радиолиза на вода (H20)

Друг интересен практически пример за разглежданата реакция е разлагането на водата. Може да се произвежда по два начина:

• Под въздействието на електрически ток върху водороден оксид: H 2 O → H 2 + O 2. Разглежданият метод за получаване на кислород се използва от подводничарите на своите подводници. Също така в бъдеще се планира да се използва за производство на водород в големи количества. Основната пречка за това днес са огромните енергийни разходи, необходими за стимулиране на реакцията. Когато се намери начин да се сведат до минимум, водната електролиза ще стане основният начин за производство не само на водород, но и на кислород.
• Водата също може да се раздели, когато е изложена на алфа лъчение: H 2 O → H 2 O + +e -. В резултат на това молекулата на водородния оксид губи един електрон, като се йонизира. В тази форма H2O + отново реагира с други неутрални водни молекули, образувайки силно реактивен хидроксиден радикал: H2O + H2O + → H2O + OH. Загубеният електрон от своя страна също реагира успоредно с неутрални молекули на водороден оксид, като допринася за тяхното разлагане до H и OH радикали: H 2 O + e - → H + OH.

Разграждане на алкани: метан

Като се имат предвид различните начини за разделяне на сложни вещества, си струва да се обърне специално внимание на реакцията на разлагане на алканите.

Това име крие наситени въглеводороди с общата формула C X H 2X + 2. В молекулите на разглежданите вещества всички въглеродни атоми са свързани с единични връзки.

Представители на тази серия се срещат в природата и в трите агрегатни състояния (газ, течност, твърдо вещество).

Всички алкани (реакцията на разлагане на представителите на тази серия е по-долу) са по-леки от водата и не се разтварят в нея. Въпреки това, самите те са отлични разтворители за други съединения.

Сред основните химични свойства на такива вещества (изгаряне, заместване, халогениране, дехидрогениране) - и способността да се разделят. Този процес обаче може да се случи както напълно, така и частично.

Горното свойство може да се разгледа на примера на реакцията на разлагане на метан (първият член на алкановия ред). Тази термолиза се извършва при 1000 °C: CH 4 → C+2H 2 .

Въпреки това, ако реакцията на разлагане на метан се проведе при по-висока температура (1500 ° C) и след това се намали рязко, този газ няма да се раздели напълно, образувайки етилен и водород: 2CH 4 → C 2 H 4 + 3H 2.

Разлагане на етан

Вторият член на разглежданата поредица алкани е C 2 H 4 (етан). Реакцията му на разлагане протича и под въздействието на висока температура (50 ° C) и при пълна липса на кислород или други окислители. Изглежда така: C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2.

Горното уравнение на реакцията за разлагане на етан до водород и етилен не може да се счита за пиролиза в чиста форма. Факт е, че този процес протича с наличието на катализатор (например никелов метал Ni или водна пара) и това противоречи на определението за пиролиза. Следователно е правилно да се говори за примера за разделяне, представен по-горе, като процес на разлагане, протичащ по време на пиролиза.

Трябва да се отбележи, че разглежданата реакция се използва широко в индустрията за получаване на най-произвежданото органично съединение в света - етиленовия газ. Въпреки това, поради експлозивността на C 2 H 6, този най-прост алкен по-често се синтезира от други вещества.

След като разгледахме дефинициите, уравненията, видовете и различните примери за реакцията на разлагане, можем да заключим, че тя играе много важна роля не само за човешкото тяло и природата, но и за индустрията. Също така с помощта му в лаборатории е възможно да се синтезират много полезни вещества, което помага на учените да извършват важни