في التفاعلات ، يمكن تكوين المركبات. مقدمة في الكيمياء العامة. ب. تفاعل بين المواد حيث تحل ذرات مادة بسيطة محل ذرات أحد العناصر في مادة معقدة

1. تفاعلات المركب. عرّف DI Mendeleev المركب بأنه تفاعل "يحدث فيه أحد مادتين. لذلك ، في تفاعلات مركب من عدة مواد متفاعلة بتكوين بسيط نسبيًا ، يتم الحصول على مادة واحدة ذات تركيبة أكثر تعقيدًا

أ + ب + ج = د

تتضمن التفاعلات المركبة احتراق المواد البسيطة (الكبريت والفوسفور والكربون) في الهواء. على سبيل المثال ، يحترق الكربون في الهواء C + O2 \u003d CO2 (بالطبع ، يستمر هذا التفاعل تدريجيًا ، أول أكسيد الكربون يتشكل). كقاعدة عامة ، تكون هذه التفاعلات مصحوبة بإطلاق حرارة ، أي يؤدي إلى تكوين مركبات أكثر استقرارًا وأقل غنى بالطاقة - طاردة للحرارة.

دائمًا ما تكون تفاعلات مزيج المواد البسيطة ذات طبيعة الأكسدة والاختزال. يمكن أن تحدث التفاعلات المركبة بين المواد المعقدة دون تغيير التكافؤ

CaCO3 + CO2 + H2O \u003d Ca (HCO3) 2

لذا يرجى الرجوع أيضًا إلى عدد الأكسدة والاختزال

2FеСl2 + Сl2 \u003d 2FеСl3.

2. تفاعلات التحلل. تشكل تفاعلات التحلل الكيميائي ، وفقًا لمندلييف ، "حالات معاكسة للجمع ، أي تلك التي تعطي فيها مادة واحدة اثنتين ، أو بشكل عام ، عددًا معينًا من المواد - عددًا أكبر منها.

تؤدي تفاعلات التحلل إلى تكوين عدة مركبات من مادة معقدة واحدة

أ \u003d ب + ج + د

يمكن أن تكون نواتج التحلل لمادة معقدة عبارة عن مواد بسيطة ومعقدة. مثال على تفاعل التحلل هو التفاعل الكيميائي لتحلل الطباشير (أو الحجر الجيري تحت تأثير درجة الحرارة): CaCO3 \u003d CaO + CO2. عادة ما يتطلب تفاعل التحلل التسخين. هذه العمليات ماصة للحرارة ، أي تتدفق مع امتصاص الحرارة. فيما يتعلق بتفاعلات التحلل دون تغيير حالات التكافؤ ، يجب ملاحظة تحلل الهيدرات والقواعد والأحماض وأملاح الأحماض المحتوية على الأكسجين

CuSO4 5H2O \u003d CuSO4 + 5H2O ،

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H2O ،

H2SiO3 \u003d SiO2 + H2O.

تتضمن تفاعلات التحلل لخاصية الأكسدة والاختزال تحلل الأكاسيد والأحماض والأملاح التي تتكون من عناصر في حالات الأكسدة العالية

2SO3 \u003d 2SO2 + O2 ،

4HNO3 \u003d 2H2O + 4NO2O + O2O ،

2AgNO3 \u003d 2Ag + 2NO2 + O2 ،

(NH4) 2Cr2O7 \u003d Cr2O3 + N2 + 4H2O.

تفاعلات تحلل الأكسدة والاختزال مميزة بشكل خاص لأملاح حمض النيتريك.

تفاعلات التحلل في الكيمياء العضوية ، على عكس تفاعلات التحلل في الكيمياء غير العضوية ، لها خصائصها الخاصة. يمكن اعتبارها عمليات الانضمام العكسية ، ونتيجة لذلك ، غالبًا ما يتم تكوين روابط أو دورات متعددة.

تسمى تفاعلات التحلل في الكيمياء العضوية تكسير

C18H38 \u003d C9H18 + C9H20

أو نزع الهيدروجين C4H10 \u003d C4H6 + 2H2.

في النوعين الآخرين من التفاعلات ، يكون عدد الكواشف مساويًا لعدد المنتجات.

3. تفاعلات الاستبدال. السمة المميزة لها هي تفاعل مادة بسيطة مع مادة معقدة. توجد مثل هذه التفاعلات أيضًا في الكيمياء العضوية. ومع ذلك ، فإن مفهوم "الاستبدال" في المادة العضوية أوسع منه في الكيمياء غير العضوية. إذا تم استبدال أي ذرة أو مجموعة وظيفية في جزيء مادة البداية بذرة أو مجموعة أخرى ، فهذه أيضًا تفاعلات استبدال ، على الرغم من أنه من وجهة نظر الكيمياء غير العضوية ، فإن العملية تبدو مثل تفاعل التبادل.

في تفاعلات الاستبدال ، عادة ما تتفاعل مادة بسيطة مع مادة معقدة ، مكونة مادة بسيطة أخرى ومركب آخر أ + ق \u003d أب + ج

على سبيل المثال ، بإلقاء مسمار فولاذي في محلول من كبريتات النحاس ، نحصل على كبريتات الحديد (نازح الحديد من ملحه) Fe + CuSO4 \u003d FeSO4 + Cu.

ردود الفعل هذه في الغالبية العظمى تنتمي إلى الأكسدة والاختزال

2Аl + Fe2O3 \u003d 2Fе + Аl2О3 ،

Zn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H2 ،

2KBr + Cl2 \u003d 2KCl + Br2 ،

2KSlO3 + l2 \u003d 2KlO3 + Сl2.

أمثلة تفاعلات الاستبدال غير المصحوبة بتغيير في حالات التكافؤ للذرات قليلة للغاية.

وتجدر الإشارة إلى تفاعل ثاني أكسيد السيليكون مع أملاح الأحماض المحتوية على الأكسجين والتي تتوافق مع أنهيدريدات غازية أو متطايرة

CaCO3 + SiO2 \u003d CaSiO3 + CO2 ،

Ca3 (PO4) 2 + 3SiO2 \u003d 3CaSiO3 + P2O5.

في بعض الأحيان تعتبر ردود الفعل هذه ردود فعل تبادل

CH4 + Cl2 \u003d CH3Cl + حمض الهيدروكلوريك.

4. ردود فعل التبادل (بما في ذلك تحييد). تسمى تفاعلات التبادل تفاعلات بين مركبين يتبادلان الأجزاء المكونة لهما مع بعضهما البعض

AB + CD \u003d AD + CB

يوجد عدد كبير منها في المحاليل المائية. مثال على تفاعل التبادل الكيميائي هو تحييد حمض مع قلوي

NaOH + HCl \u003d NaCl + H2O.

هنا ، في الكواشف (المواد الموجودة على اليسار) ، يتم تبادل أيون الهيدروجين من مركب حمض الهيدروكلوريك مع أيون الصوديوم من مركب هيدروكسيد الصوديوم ، مما ينتج عنه محلول كلوريد الصوديوم في الماء.

في حالة حدوث عمليات الأكسدة والاختزال أثناء تفاعلات الاستبدال ، تحدث تفاعلات التبادل دائمًا دون تغيير حالة التكافؤ للذرات. هذه هي المجموعة الأكثر شيوعًا من التفاعلات بين المواد المعقدة - الأكاسيد والقواعد والأحماض والأملاح

ZnO + Н2SО4 \u003d ZnSО4 + Н2О ،

AgNO3 + KBr \u003d AgBr + KNO3 ،

CrCl3 + 3NaOH \u003d Cr (OH) 3 + 3NaCl.

هناك حالة خاصة من تفاعلات التبادل هذه هي تفاعلات تحييد.

HCl + KOH \u003d KCl + H2O.

عادة ، تخضع هذه التفاعلات لقوانين التوازن الكيميائي وتتقدم في الاتجاه الذي تتم فيه إزالة مادة واحدة على الأقل من مجال التفاعل في شكل مادة غازية متطايرة أو راسب أو مركب غير مفكك بشكل سيئ (للحلول)

NaHCO3 + HCl \u003d NaCl + H2O + CO2 ،

Ca (HCO3) 2 + Ca (OH) 2 \u003d 2CaCO3 ↓ + 2H2O ،

CH3COONa + H3PO4 \u003d CH3COOH + NaH2PO4.

ومع ذلك ، فإن العديد من ردود الفعل لا تنسجم مع هذا المخطط البسيط. على سبيل المثال ، لا يمكن أن يُعزى التفاعل الكيميائي بين برمنجنات البوتاسيوم (برمنجنات البوتاسيوم) ويوديد الصوديوم إلى أي من هذه الأنواع. عادة ما تسمى هذه التفاعلات تفاعلات الأكسدة والاختزال ، على سبيل المثال

2KMnO4 + 10NaI + 8H2SO4 \u003d 2MnSO4 + K2SO4 + 5Na2SO4 + 5I2 + 8H2O.

يشمل الأكسدة والاختزال في الكيمياء غير العضوية جميع تفاعلات الاستبدال وتفاعلات التحلل والمركبات التي تشارك فيها مادة بسيطة واحدة على الأقل. في نسخة أكثر عمومية (مع مراعاة الكيمياء العضوية أيضًا) ، تتضمن جميع التفاعلات مواد بسيطة. وعلى العكس من ذلك ، تنتمي جميع تفاعلات التبادل إلى التفاعلات الجارية دون تغيير حالات الأكسدة للعناصر التي تشكل المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل.

2. تصنيف التفاعلات حسب خصائص المرحلة

اعتمادًا على حالة تجميع المواد المتفاعلة ، يتم تمييز التفاعلات التالية:

1. تفاعلات الغاز:

2. ردود الفعل في الحلول:

NaOH (p-p) + HCl (p-p) \u003d NaCl (p-p) + H2O (g).

3. التفاعلات بين المواد الصلبة:

CaO (tv) + SiO2 (tv) \u003d CaSiO3 (tv).

3. تصنيف التفاعلات حسب عدد المراحل

تُفهم المرحلة على أنها مجموعة من الأجزاء المتجانسة من نظام لها خصائص فيزيائية وكيميائية متطابقة ومنفصلة عن بعضها البعض بواسطة واجهة.

ترتبط العديد من العمليات ، التي بدونها يستحيل تخيل حياتنا (مثل التنفس والهضم والتمثيل الضوئي وما شابه) ، بتفاعلات كيميائية مختلفة للمركبات العضوية (وغير العضوية). دعونا نلقي نظرة على أنواعها الرئيسية ونسهب بمزيد من التفاصيل حول العملية المسماة الاتصال (المرفق).

ما يسمى تفاعل كيميائي

بادئ ذي بدء ، يجدر إعطاء تعريف عام لهذه الظاهرة. تعني العبارة قيد النظر تفاعلات مختلفة للمواد متفاوتة التعقيد ، ونتيجة لذلك تتشكل منتجات مختلفة من المنتجات الأولية. المواد المتضمنة في هذه العملية تسمى "الكواشف".

في الكتابة ، يتم كتابة التفاعل الكيميائي للمركبات العضوية (وغير العضوية) باستخدام معادلات متخصصة. ظاهريًا ، فهي تشبه إلى حد ما أمثلة الجمع الرياضية. ومع ذلك ، بدلاً من علامة المساواة ("\u003d") ، يتم استخدام الأسهم ("→" أو "⇆"). بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون هناك في بعض الأحيان مواد في الجانب الأيمن من المعادلة أكثر من المواد الموجودة على الجانب الأيسر. كل شيء قبل السهم هو مادة قبل بدء التفاعل (الجانب الأيسر من الصيغة). كل شيء بعده (الجانب الأيمن) عبارة عن مركبات تكونت نتيجة العملية الكيميائية التي حدثت.

كمثال على معادلة كيميائية ، يمكننا اعتبار الماء للهيدروجين والأكسجين تحت تأثير تيار كهربائي: 2H 2 O → 2H 2 + O 2. الماء هو كاشف البداية ، والأكسجين والهيدروجين من المنتجات.

كمثال آخر ، ولكنه بالفعل أكثر تعقيدًا للتفاعل الكيميائي للمركبات ، يمكننا النظر في ظاهرة مألوفة لكل ربة منزل قامت بتخبز الحلويات مرة واحدة على الأقل. يتعلق الأمر بإخماد صودا الخبز بالخل. يتم توضيح الإجراء الذي يحدث باستخدام المعادلة التالية: NaHCO 3 + 2 CH 3 COOH → 2CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O. ومن الواضح أنه في عملية التفاعل بين بيكربونات الصوديوم وملح الصوديوم الخل لحمض الأسيتيك ، يتم تكوين الماء وثاني أكسيد الكربون.

بحكم طبيعتها ، فإنها تحتل مكانة وسيطة بين المادية والنووية.

على عكس السابق ، فإن المركبات المشاركة في التفاعلات الكيميائية قادرة على تغيير تركيبها. وهذا يعني أنه يمكن تكوين العديد من المواد الأخرى من ذرات مادة واحدة ، كما في المعادلة أعلاه لتحلل الماء.

على عكس التفاعلات النووية ، لا تؤثر التفاعلات الكيميائية على نوى ذرات المواد المتفاعلة.

ما هي أنواع العمليات الكيميائية

يحدث توزيع تفاعلات المركبات حسب النوع وفقًا لمعايير مختلفة:

• عكس / اللارجعة.
• وجود / عدم وجود المواد والعمليات التحفيزية.
• عن طريق امتصاص / إطلاق الحرارة (تفاعلات ماصة للحرارة / طاردة للحرارة).
• حسب عدد المراحل: متجانسة / غير متجانسة وصنفان هجينان.
• عن طريق تغيير حالات الأكسدة للمواد المتفاعلة.

أنواع العمليات الكيميائية في طريقة التفاعل

هذا المعيار خاص. بمساعدتها ، يتم تمييز أربعة أنواع من التفاعلات: المركب ، الاستبدال ، التحلل (الانقسام) والتبادل.

يتوافق اسم كل منهم مع العملية التي يصفها. أي ، يتحدون ، في الاستبدال ، يتحولون إلى مجموعات أخرى ، في التحلل ، يتكون العديد من كاشف واحد ، وفي المقابل ، يغير المشاركون في التفاعل الذرات فيما بينهم.

أنواع العمليات عن طريق التفاعل في الكيمياء العضوية

على الرغم من التعقيد الكبير ، تتبع تفاعلات المركبات العضوية نفس مبدأ التفاعلات غير العضوية. ومع ذلك ، لديهم أسماء مختلفة قليلاً.

لذلك ، فإن تفاعلات المركب والتحلل تسمى "الإضافة" ، وكذلك "الإزالة" (الإزالة) والتحلل العضوي المباشر (في هذا القسم من الكيمياء يوجد نوعان من عمليات التحلل).

التفاعلات الأخرى للمركبات العضوية هي الاستبدال (لا يتغير الاسم) ، وإعادة الترتيب (التبادل) ، وعمليات الأكسدة والاختزال. على الرغم من تشابه آليات مسارها ، إلا أنها متعددة الأوجه في المواد العضوية.

تفاعل كيميائي لمركب

بعد النظر في الأنواع المختلفة من العمليات التي تدخل فيها المواد في الكيمياء العضوية وغير العضوية ، فإن الأمر يستحق الخوض في مزيد من التفاصيل حول المركب.

يختلف رد الفعل هذا عن جميع التفاعلات الأخرى في أنه بغض النظر عن عدد الكواشف في بدايتها ، فإنها تتحد جميعًا في النهاية في واحد.

كمثال ، يمكننا أن نتذكر عملية قطع الجير: CaO + H 2 O → Ca (OH) 2. في هذه الحالة ، يحدث تفاعل مركب أكسيد الكالسيوم (الجير الحي) مع أكسيد الهيدروجين (الماء). والنتيجة هي هيدروكسيد الكالسيوم (الجير المطفأ) والبخار الدافئ. بالمناسبة ، هذا يعني أن هذه العملية طاردة للحرارة حقًا.

معادلة التفاعل المركب

يمكن وصف العملية قيد النظر بشكل تخطيطي على النحو التالي: A + BV → ABC. في هذه الصيغة ، ABC عبارة عن A تم تكوينه حديثًا - كاشف بسيط ، و BV هو البديل لمركب معقد.

تجدر الإشارة إلى أن هذه الصيغة هي أيضًا نموذجية لعملية الانضمام والانضمام.

أمثلة على التفاعل قيد النظر هي تفاعل أكسيد الصوديوم وثاني أكسيد الكربون (NaO 2 + CO 2 (t 450-550 ° C) → Na 2 CO 3) ، وكذلك أكسيد الكبريت مع الأكسجين (2SO 2 + O 2 → 2SO 3).

أيضًا ، العديد من المركبات المعقدة قادرة على التفاعل مع بعضها البعض: AB + VG → ABVG. على سبيل المثال ، نفس أكسيد الصوديوم وأكسيد الهيدروجين: NaO 2 + H 2 O → 2NaOH.

شروط التفاعل في المركبات غير العضوية

كما هو موضح في المعادلة السابقة ، يمكن أن تدخل المواد بدرجات متفاوتة من التعقيد في التفاعل قيد الدراسة.

في هذه الحالة ، بالنسبة للكواشف البسيطة ذات الأصل غير العضوي ، فإن تفاعلات الأكسدة والاختزال للمركب ممكنة (A + B → AB).

على سبيل المثال ، يمكننا النظر في عملية الحصول على ثلاثي التكافؤ ، ولهذا ، يتم إجراء تفاعل مركب بين الكلور والحديد (الحديد): 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3.

إذا كنا نتحدث عن تفاعل المواد غير العضوية المعقدة (AB + VG → ABVG) ، يمكن أن تحدث العمليات فيها ، مما يؤثر على تكافؤهم ولا يؤثر عليه.

كدليل على ذلك ، يجدر النظر في مثال تكوين بيكربونات الكالسيوم من ثاني أكسيد الكربون وأكسيد الهيدروجين (الماء) وملون الطعام الأبيض E170 (كربونات الكالسيوم): CO 2 + H 2 O + CaCO 3 → Ca (CO 3) 2. في هذه الحالة ، يحتوي على المكان هو رد الفعل الكلاسيكي للاتصال. أثناء تنفيذه ، لا يتغير تكافؤ الكواشف.

المعادلة الكيميائية الأكثر كمالًا (من الأولى) 2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3 هي مثال على عملية الأكسدة والاختزال في تفاعل كواشف غير عضوية بسيطة ومعقدة: الغاز (الكلور) والملح (كلوريد الحديديك).

أنواع تفاعلات الإضافة في الكيمياء العضوية

كما سبق ذكره في الفقرة الرابعة ، في المواد ذات الأصل العضوي ، يسمى التفاعل المدروس "إضافة". كقاعدة عامة ، تشارك فيه مواد معقدة ذات رابطة مزدوجة (أو ثلاثية).

على سبيل المثال ، يؤدي التفاعل بين الديبروميوم والإيثيلين إلى تكوين 1،2-ثنائي بروم إيثان: (C 2 H 4) CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → (C₂H₄Br₂) BrCH 2 - CH 2 Br. بالمناسبة ، تُظهر الإشارات المشابهة لـ يساوي و ناقص ("\u003d" و "-") ، في هذه المعادلة الروابط بين ذرات مادة معقدة. هذه ميزة لتسجيل صيغ المواد العضوية.

اعتمادًا على أي من المركبات تعمل ككاشف ، هناك عدة أنواع من عملية الإضافة المدروسة:

• الهدرجة (تضاف جزيئات الهيدروجين H في روابط متعددة).
• الهدرجة (يضاف هاليد الهيدروجين).
• الهلجنة (إضافة الهالوجينات Br 2 و Cl 2 وما شابه ذلك).
• البلمرة (تكوين مواد ذات وزن جزيئي مرتفع من عدة مركبات ذات وزن جزيئي منخفض).

أمثلة على تفاعل الإضافة (اتصال)

بعد سرد أنواع العملية قيد الدراسة ، يجدر تعلم بعض الأمثلة على التفاعل المركب عمليًا.

كتوضيح للهدرجة ، يمكن للمرء أن يلفت الانتباه إلى معادلة تفاعل البروبين مع الهيدروجين ، ونتيجة لذلك سينشأ البروبان: (C 3 H 6) CH 3 - CH \u003d CH 2 + H 2 → (C 3 H 8) CH 3 - CH 2 - CH 3.

في الكيمياء العضوية ، يمكن أن يحدث تفاعل مركب (إضافة) بين حمض الهيدروكلوريك (مادة غير عضوية) والإيثيلين مع تكوين كلورو إيثان: (C 2 H 4) CH 2 \u003d CH 2 + HCl → CH 3 - CH 2 - Cl (C 2 H 5 Cl ). المعادلة المقدمة هي مثال على الهالوجين المائي.

بالنسبة للهالوجين ، يمكن توضيحه من خلال التفاعل بين ثنائي الكلور والإيثيلين ، مما يؤدي إلى تكوين 1،2-ثنائي كلورو الإيثان: (C 2 H 4) CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 → (C₂H₄Cl₂) ClCH 2 -CH 2 Cl.

يتم تكوين العديد من العناصر الغذائية من خلال الكيمياء العضوية. إن تفاعل اتصال (إضافة) جزيئات الإيثيلين مع البادئ الجذري للبلمرة تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية هو تأكيد لذلك: n CH 2 \u003d CH 2 (R و UV light) → (-CH 2 -CH 2 -) n. المادة المتكونة بهذه الطريقة معروفة للجميع تحت اسم البولي إيثيلين.

يتم تصنيع أنواع مختلفة من التعبئة والحقائب والأطباق والأنابيب والمواد العازلة وغير ذلك الكثير من هذه المواد. ميزة هذه المادة هي إمكانية إعادة تدويرها. يعود سبب شعبية البولي إيثيلين إلى حقيقة أنه لا يتحلل ، وهذا هو السبب في أن دعاة حماية البيئة لديهم موقف سلبي تجاهه. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، تم العثور على طريقة للتخلص الآمن من منتجات البولي إيثيلين. لهذا ، يتم معالجة المادة بحمض النيتريك (HNO 3). بعد ذلك ، تستطيع أنواع معينة من البكتيريا تحلل هذه المادة إلى مكونات آمنة.

يلعب تفاعل (إضافة) الارتباط دورًا مهمًا في الطبيعة وحياة الإنسان. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يستخدمه العلماء في المختبرات لتجميع مواد جديدة لمختلف الأبحاث المهمة.

تعريف

تفاعل كيميائي يسمى تحويل المواد الذي يوجد فيه تغيير في تكوينها و (أو) هيكلها.

في أغلب الأحيان ، تُفهم التفاعلات الكيميائية على أنها عملية تحويل المواد الأولية (الكواشف) إلى مواد نهائية (منتجات).

تتم كتابة التفاعلات الكيميائية باستخدام معادلات كيميائية تحتوي على صيغ المواد الأولية ومنتجات التفاعل. وفقًا لقانون حفظ الكتلة ، فإن عدد ذرات كل عنصر على الجانبين الأيسر والأيمن للمعادلة الكيميائية هو نفسه. عادة ، تتم كتابة معادلات المواد الأولية على الجانب الأيسر من المعادلة ، وتكون صيغ المنتجات على اليمين. يتم تحقيق المساواة في عدد ذرات كل عنصر في الجانبين الأيسر والأيمن من المعادلة عن طريق ترتيب معاملات متكافئة صحيحة أمام صيغ المواد.

قد تحتوي المعادلات الكيميائية على معلومات إضافية حول سمات التفاعل: درجة الحرارة ، والضغط ، والإشعاع ، وما إلى ذلك ، والتي يشار إليها بالرمز المقابل أعلى (أو أسفل) علامة المساواة.

يمكن تصنيف جميع التفاعلات الكيميائية في عدة فئات لها خصائص معينة.

تصنيف التفاعلات الكيميائية بعدد وتكوين المواد الأولية والمكونة

وفقًا لهذا التصنيف ، تنقسم التفاعلات الكيميائية إلى تفاعلات الجمع ، التحلل ، الاستبدال ، التبادل.

كنتيجة ل تفاعلات مركبة من مادتين أو أكثر (معقدة أو بسيطة) ، يتم تكوين مادة جديدة واحدة. بشكل عام ، ستبدو معادلة مثل هذا التفاعل الكيميائي كما يلي:

فمثلا:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

2Mg + O 2 \u003d 2MgO.

2FеСl 2 + Сl 2 \u003d 2FеСl 3

تكون تفاعلات المركب في معظم الحالات طاردة للحرارة ، أي المضي قدما في إطلاق الحرارة. إذا كانت المواد البسيطة متورطة في التفاعل ، فإن هذه التفاعلات غالبًا ما تكون تفاعلات الأكسدة والاختزال (ORR) ، أي المضي قدما في تغيير حالات أكسدة العناصر. من المستحيل أن نقول بشكل لا لبس فيه ما إذا كان تفاعل المركب بين المواد المعقدة ينتمي إلى الإجمالي.

يشار إلى ردود الفعل التي نتجت عن عدة مواد جديدة أخرى (معقدة أو بسيطة) من مادة معقدة واحدة باسم تفاعلات التحلل... بشكل عام ، ستبدو معادلة تفاعل التحلل الكيميائي كما يلي:

فمثلا:

CaCO 3 CaO + CO 2 (1)

2 س 2 س \u003d 2 س 2 + س 2 (2)

CuSO 4 × 5H 2 O \u003d CuSO 4 + 5H 2 O (3)

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O (4)

H 2 SiO 3 \u003d SiO 2 + H 2 O (5)

2SO 3 \u003d 2SO 2 + يا 2 (6)

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O (7)

تحدث معظم تفاعلات التحلل عند التسخين (1،4،5). يمكن التحلل بواسطة التيار الكهربائي (2). يستمر تحلل الهيدرات والأحماض وقواعد وأملاح الأحماض المحتوية على الأكسجين (1 ، 3 ، 4 ، 5 ، 7) دون تغيير حالات الأكسدة للعناصر ، أي ردود الفعل هذه لا تنتمي إلى الإجمالي. تتضمن تفاعلات التحلل تحلل الأكاسيد والأحماض والأملاح التي تتكون من عناصر في حالات الأكسدة الأعلى (6).

توجد تفاعلات التحلل أيضًا في الكيمياء العضوية ، ولكن تحت أسماء أخرى - التكسير (8) ، نزع الهيدروجين (9):

ج 18 س 38 \u003d ج 9 س 18 + ص 9 س 20 (8)

ج 4 س 10 \u003d ج 4 س 6 + 2 س 2 (9)

متي تفاعلات الاستبدال تتفاعل مادة بسيطة مع مادة معقدة مكونة مادة معقدة جديدة بسيطة وجديدة. بشكل عام ، ستبدو معادلة التفاعل الكيميائي للاستبدال كما يلي:

فمثلا:

2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fе + Аl 2 О 3 (1)

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 (2)

2КВr + Сl 2 \u003d 2КСl + r 2 (3)

2KSlO 3 + l 2 \u003d 2KlO 3 + Сl 2 (4)

CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2 (5)

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 \u003d 3 CaSiO 3 + P 2 O 5 (6)

СН 4 + Сl 2 \u003d СН 3 Сl + Сl (7)

تفاعلات الاستبدال هي في الغالب تفاعلات الأكسدة والاختزال (1 - 4 ، 7). أمثلة تفاعلات التحلل التي لا يوجد فيها تغيير في حالات الأكسدة قليلة (5 ، 6).

تبادل ردود الفعل استدعاء التفاعلات التي تحدث بين المواد المعقدة ، حيث يتبادلون الأجزاء المكونة لها. عادة ما يستخدم هذا المصطلح للتفاعلات التي تنطوي على أيونات في محلول مائي. بشكل عام ، ستبدو معادلة تفاعل التبادل الكيميائي كما يلي:

AB + CD \u003d AD + CB

فمثلا:

CuO + 2HCl \u003d CuCl 2 + H 2 O (1)

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O (2)

NaHCO 3 + HCl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2 (3)

AgNО 3 + КВr \u003d АgВr ↓ + NО 3 (4)

СrСl 3 + ЗNаОН \u003d Сr () 3 ↓ + NаСl (5)

التفاعلات الأيضية ليست الأكسدة والاختزال. هناك حالة خاصة من تفاعلات التبادل هذه هي تفاعلات التعادل (تفاعلات تفاعل الأحماض مع القلويات) (2). تستمر تفاعلات التبادل في الاتجاه الذي تتم فيه إزالة مادة واحدة على الأقل من كرة التفاعل في شكل مادة غازية (3) ، أو راسب (4 ، 5) ، أو مركب منخفض الفصل ، وغالبًا ما يكون الماء (1 ، 2).

تصنيف التفاعلات الكيميائية بالتغيرات في حالات الأكسدة

اعتمادًا على التغيير في حالات الأكسدة للعناصر التي تتكون منها المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل ، تنقسم جميع التفاعلات الكيميائية إلى الأكسدة والاختزال (1 ، 2) وتستمر دون تغيير في حالة الأكسدة (3 ، 4).

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

ملغ 0 - 2 هـ \u003d مغ 2+ (عامل مختزل)

C 4+ + 4e \u003d C 0 (عامل مؤكسد)

FeS 2 + 8HNO 3 (conc) \u003d Fe (NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)

Fe 2+ -e \u003d Fe 3+ (عامل مختزل)

N 5+ + 3e \u003d N 2+ (عامل مؤكسد)

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

Ca (OH) 2 + H 2 SO 4 \u003d CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)

تصنيف التفاعلات الكيميائية بالتأثير الحراري

اعتمادًا على ما إذا كانت الحرارة (الطاقة) يتم إطلاقها أو امتصاصها أثناء التفاعل ، يتم تقسيم جميع التفاعلات الكيميائية تقليديًا إلى exo - (1 ، 2) و ماص للحرارة (3) ، على التوالي. كمية الحرارة (الطاقة) المنبعثة أو الممتصة أثناء التفاعل تسمى التأثير الحراري للتفاعل. إذا كانت المعادلة تشير إلى كمية الحرارة المنبعثة أو الممتصة ، فإن هذه المعادلات تسمى حرارية كيميائية.

N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3 +46.2 كيلوجول (1)

2Mg + O 2 \u003d 2MgO + 602.5 كيلوجول (2)

N 2 + O 2 \u003d 2NO - 90.4 كيلوجول (3)

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب اتجاه التفاعل

وفقًا لاتجاه التفاعل ، قابل للانعكاس (العمليات الكيميائية ، منتجاتها قادرة على التفاعل مع بعضها البعض في نفس الظروف التي تم الحصول عليها فيها ، مع تكوين المواد الأولية) ولا رجعة فيها (العمليات الكيميائية التي لا تستطيع منتجاتها التفاعل مع بعضها البعض مع تكوين المواد الأولية ).

بالنسبة للتفاعلات القابلة للعكس ، تتم كتابة المعادلة بشكل عام على النحو التالي:

أ + ب ↔ أب

فمثلا:

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

تتضمن أمثلة التفاعلات التي لا رجعة فيها التفاعلات التالية:

2KSlO 3 → 2KSl + 3O 2

ج 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

يمكن أن يكون الدليل على عدم رجوع التفاعل هو إطلاق مادة غازية ، أو راسب أو مركب منخفض التفكك ، وغالبًا ما يكون الماء ، كمنتجات تفاعل.

تصنيف التفاعلات الكيميائية عن طريق وجود عامل مساعد

من وجهة النظر هذه ، يتم تمييز التفاعلات التحفيزية وغير التحفيزية.

المحفز هو مادة تسرع التفاعل الكيميائي. التفاعلات التي تنطوي على محفزات تسمى الحفازة. بعض ردود الفعل مستحيلة بشكل عام بدون وجود محفز:

2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2 (محفز MnO 2)

في كثير من الأحيان ، يعمل أحد منتجات التفاعل كمحفز يعمل على تسريع هذا التفاعل (التفاعلات التحفيزية التلقائية):

MeO + 2HF \u003d MeF 2 + H 2 O ، حيث Me معدن.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

تفاعل كيميائي - هذا هو "تحول" مادة أو أكثر إلى مادة أخرى ، بتركيبة وتركيب كيميائي مختلفين. المادة أو المواد الناتجة تسمى "نواتج التفاعل". أثناء التفاعلات الكيميائية ، تشكل النوى والإلكترونات مركبات جديدة (معاد توزيعها) ، لكن عددها لا يتغير ويظل التركيب النظيري للعناصر الكيميائية كما هو.

تنقسم جميع التفاعلات الكيميائية إلى تفاعلات بسيطة ومعقدة.

من خلال عدد وتكوين مواد البداية والمواد التي تم الحصول عليها ، يمكن تقسيم التفاعلات الكيميائية البسيطة إلى عدة أنواع رئيسية.

تفاعلات التحلل هي تفاعلات يتم فيها الحصول على العديد من المواد الأخرى من مادة معقدة واحدة. في الوقت نفسه ، يمكن أن تكون المواد المشكلة بسيطة ومعقدة. كقاعدة عامة ، يتطلب مسار تفاعل التحلل الكيميائي التسخين (هذه عملية ماصة للحرارة ، امتصاص الحرارة).

على سبيل المثال ، عند تسخين مسحوق الملكيت ، يتم تكوين ثلاث مواد جديدة: أكسيد النحاس والماء وثاني أكسيد الكربون:

النحاس 2 CH 2 O 5 \u003d 2CuO + H 2 O + CO 2

ملكيت ← أكسيد النحاس + ماء + ثاني أكسيد الكربون

إذا حدثت تفاعلات التحلل فقط في الطبيعة ، فإن جميع المواد المعقدة التي يمكن أن تتحلل ستتحلل ولن يمكن تحقيق الظواهر الكيميائية. لكن هناك ردود أفعال أخرى أيضًا.

في تفاعلات مركب من عدة مواد بسيطة أو معقدة ، يتم الحصول على مادة واحدة معقدة. اتضح أن التفاعلات المركبة هي عكس تفاعلات التحلل.

على سبيل المثال ، عند تسخين النحاس في الهواء ، يصبح مغطى بطبقة سوداء. يتم تحويل النحاس إلى أكسيد النحاس:

2Cu + O 2 \u003d 2CuO

النحاس + الأكسجين ← أكسيد النحاس

التفاعلات الكيميائية بين المواد البسيطة والمعقدة التي تحل فيها الذرات التي تشكل مادة بسيطة محل ذرات أحد عناصر مادة معقدة تسمى تفاعلات الاستبدال.

على سبيل المثال ، إذا تم غمر مسمار حديدي في محلول كلوريد النحاس (CuCl 2) ، فإنه (الظفر) يبدأ في التغطيه بالنحاس المنطلق على سطحه. بحلول نهاية التفاعل ، يتحول المحلول إلى اللون الأخضر من اللون الأزرق: بدلاً من كلوريد النحاس ، يحتوي الآن على كلوريد الحديديك:

Fe + CuCl 2 \u003d Cu + FeCl 2

الحديد + كلوريد النحاس ← النحاس + كلوريد الحديديك

يتم استبدال ذرات النحاس في كلوريد النحاس بذرات الحديد.

تفاعل التبادل هو تفاعل تتبادل فيه مادتان معقدتان الأجزاء المكونة لهما. في أغلب الأحيان ، تحدث مثل هذه التفاعلات في المحاليل المائية.

في تفاعلات أكاسيد المعادن مع الأحماض ، هناك مادتان معقدتان - أكسيد وحمض - تتبادلان مكوناتهما: ذرات الأكسجين - لبقايا الحمض ، وذرات الهيدروجين - للذرات المعدنية.

على سبيل المثال ، إذا تم دمج أكسيد النحاس (CuO) مع حمض الكبريتيك H 2 SO 4 وتم تسخينه ، يتم الحصول على محلول يمكن من خلاله عزل كبريتات النحاس:

CuO + H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + H 2 O

أكسيد النحاس + حامض الكبريتيك ← كبريتات النحاس + ماء

blog. site ، مع النسخ الكامل أو الجزئي للمادة ، يلزم وجود رابط إلى المصدر.

أثناء التفاعلات الكيميائية ، يتم الحصول على البعض الآخر من بعض المواد (يجب عدم الخلط بينه وبين التفاعلات النووية ، حيث يتم تحويل عنصر كيميائي إلى عنصر آخر).

يتم وصف أي تفاعل كيميائي بواسطة معادلة كيميائية:

الكواشف → منتجات التفاعل

يشير السهم إلى اتجاه التفاعل.

فمثلا:

في هذا التفاعل ، يتفاعل الميثان (CH 4) مع الأكسجين (O 2) ، مما يؤدي إلى تكوين ثاني أكسيد الكربون (CO 2) والماء (H 2 O) ، أو بالأحرى بخار الماء. هذا ما يحدث في مطبخك عندما تشعل موقد الغاز. يجب قراءة المعادلة على النحو التالي: يتفاعل جزيء واحد من غاز الميثان مع جزيئين من غاز الأكسجين ، مما ينتج عنه جزيء واحد من ثاني أكسيد الكربون وجزيئين من الماء (بخار الماء).

تسمى الأرقام الموجودة أمام مكونات تفاعل كيميائي معاملات التفاعل.

التفاعلات الكيميائية ماص للحرارة (مع امتصاص الطاقة) و طارد للحرارة (مع إطلاق الطاقة). احتراق الميثان هو مثال نموذجي للتفاعل الطارد للحرارة.

هناك عدة أنواع من التفاعلات الكيميائية. الأكثر شيوعا:

• تفاعلات مركبة
• تفاعلات التحلل
• تفاعلات الاستبدال الفردية
• تفاعلات الاستبدال المزدوجة
• تفاعلات الأكسدة
• تفاعلات الأكسدة والاختزال.

التفاعلات المركبة

في التفاعلات المركبة ، يشكل عنصران على الأقل منتجًا واحدًا:

2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t) - تكوين ملح الطعام.

يجب الانتباه إلى الفروق الدقيقة الأساسية لتفاعلات المركب: اعتمادًا على ظروف التفاعل أو نسب المواد المتفاعلة التي تدخل في التفاعل ، يمكن أن تنتج منتجات مختلفة. على سبيل المثال ، في ظل ظروف الاحتراق العادية للفحم ، يتم الحصول على ثاني أكسيد الكربون:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

إذا كانت كمية الأكسجين غير كافية ، يتشكل أول أكسيد الكربون القاتل:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)

تفاعلات التحلل

هذه التفاعلات ، كما كانت ، معاكسة بشكل أساسي لتفاعلات المركب. نتيجة تفاعل التحلل ، تتحلل المادة إلى عنصرين (3 ، 4 ...) أبسط (مركبات):

• 2H 2 O (l) → 2H 2 (g) + O 2 (g) - تحلل الماء
• 2H 2 O 2 (l) → 2H 2 (g) O + O 2 (g) - تحلل بيروكسيد الهيدروجين

تفاعلات الاستبدال الفردي

كنتيجة لتفاعلات الاستبدال الفردي ، فإن العنصر الأكثر نشاطًا يحل محل العنصر الأقل نشاطًا في المركب:

Zn (t) + CuSO 4 (p-p) → ZnSO 4 (p-p) + Cu (t)

يحل الزنك في محلول كبريتات النحاس محل النحاس الأقل نشاطًا ، مما ينتج عنه محلول كبريتات الزنك.

درجة نشاط المعادن بزيادة النشاط:

• الأكثر نشاطًا هي الفلزات الأرضية القلوية والقلوية

ستكون المعادلة الأيونية للتفاعل أعلاه:

Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)

الرابطة الأيونية CuSO 4 ، عند إذابتها في الماء ، تتحلل إلى كاتيون نحاسي (شحنة 2+) وأنيون كبريتات (شحنة 2-). نتيجة لتفاعل الاستبدال ، يتم تكوين كاتيون الزنك (الذي له نفس شحنة الكاتيون النحاسي: 2-). لاحظ أن أنيون الكبريتات موجود في كلا طرفي المعادلة ، لذلك يمكن اختصاره بكل قواعد الرياضيات. نتيجة لذلك ، نحصل على المعادلة الجزيئية الأيونية:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

تفاعلات الاستبدال المزدوجة

في تفاعلات الاستبدال المزدوج ، يتم استبدال إلكترونين. ردود الفعل هذه تسمى أيضا تبادل ردود الفعل... تحدث ردود الفعل هذه في محلول مع تكوين:

• مادة صلبة غير قابلة للذوبان (تفاعل هطول الأمطار) ؛
• الماء (تفاعل معادلة).

ردود الفعل هطول الأمطار

عند خلط محلول من نترات الفضة (ملح) بمحلول كلوريد الصوديوم ، يتكون كلوريد الفضة:

المعادلة الجزيئية: بوكل (p-p) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (t) + KNO 3 (p-p)

المعادلة الأيونية: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

معادلة الأيونات الجزيئية: Cl - + Ag + → AgCl (s)

إذا كان المركب قابل للذوبان ، فسيكون أيوني في المحلول. إذا كان المركب غير قابل للذوبان ، فسوف يترسب في تكوين مادة صلبة.

تفاعلات التعادل

هذه هي تفاعلات التفاعل بين الأحماض والقواعد ، ونتيجة لذلك تتشكل جزيئات الماء.

على سبيل المثال ، تفاعل خلط محلول حامض الكبريتيك ومحلول هيدروكسيد الصوديوم (محلول):

المعادلة الجزيئية: H 2 SO 4 (p-p) + 2 NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (g)

المعادلة الأيونية: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (g)

المعادلة الأيونية الجزيئية: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) أو H + + OH - → H 2 O (l)

تفاعلات الأكسدة

هذه هي تفاعلات تفاعل المواد مع الأكسجين الغازي في الهواء ، والتي ، كقاعدة عامة ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة في شكل حرارة وضوء. تفاعل الأكسدة النموذجي هو الاحتراق. في بداية هذه الصفحة ، يتم إعطاء رد فعل تفاعل الميثان مع الأكسجين:

CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

يشير الميثان إلى الهيدروكربونات (مركبات الكربون والهيدروجين). عندما يتفاعل الهيدروكربون مع الأكسجين ، يتم إطلاق الكثير من الطاقة الحرارية.

تفاعلات الأكسدة والاختزال

هذه تفاعلات يتم فيها تبادل الإلكترونات بين ذرات المواد المتفاعلة. ردود الفعل المذكورة أعلاه هي أيضًا تفاعلات الأكسدة والاختزال:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - تفاعل مركب
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - تفاعل الأكسدة
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - تفاعل الاستبدال الفردي

تم وصف تفاعلات الأكسدة والاختزال مع عدد كبير من الأمثلة لحل المعادلات بطريقة التوازن الإلكتروني وطريقة نصف التفاعل في القسم