При реакции могат да се образуват съединения. Въведение в общата химия. Б. Реакция между вещества, при която атомите на просто вещество заместват атомите на един от елементите в сложно вещество

1. Реакции на съединението. Д. И. Менделеев определи съединението като реакция, „при която се появява едно от двете вещества. Така при реакциите на съединение от няколко реагиращи вещества с относително прост състав се получава едно вещество с по-сложен състав

A + Б. + ° С = д

Реакциите на съединенията включват изгаряне на прости вещества (сяра, фосфор, въглерод) във въздуха. Например, въглеродът изгаря във въздух C + O2 \u003d CO2 (разбира се, тази реакция протича постепенно, първо се образува въглероден окис CO). По правило тези реакции са придружени от отделянето на топлина, т.е. водят до образуването на по-стабилни и по-малко богати на енергия съединения - са екзотермични.

Реакциите на смесване на прости вещества винаги имат редокс характер. Сложните реакции, протичащи между сложни вещества, могат да възникнат както без промяна на валентността

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

така също се отнасят до броя на редокс

2FеСl2 + Сl2 \u003d 2FеСl3.

2. Реакции на разлагане. Реакциите на химично разлагане, според Менделеев, „представляват случаи, противоположни на комбинацията, т.е. тези, при които едно вещество дава две, или като цяло, определен брой вещества - по-голям брой от тях.

Реакциите на разлагане водят до образуването на няколко съединения от едно сложно вещество

A \u003d B + C + D

Продуктите на разлагане на сложно вещество могат да бъдат както прости, така и сложни вещества. Пример за реакция на разлагане е химическата реакция на разлагане на креда (или варовик под въздействието на температурата): CaCO3 \u003d CaO + CO2. Реакцията на разлагане обикновено изисква нагряване. Такива процеси са ендотермични, т.е. поток с поглъщане на топлина. От реакциите на разлагане, които протичат без промяна на валентните състояния, трябва да се отбележи разграждането на кристални хидрати, основи, киселини и соли на кислородсъдържащи киселини

CuSO4 5H2O \u003d CuSO4 + 5H2O,

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H2O,

H2SiO3 \u003d SiO2 + H2O.

Реакциите на разлагане с редокс характер включват разграждането на оксиди, киселини и соли, образувани от елементи в по-високи степени на окисление

2SO3 \u003d 2SO2 + O2,

4HNO3 \u003d 2H2O + 4NO2O + O2O,

2AgNO3 \u003d 2Ag + 2NO2 + O2,

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

Реакциите на редокс-разлагане са особено характерни за солите на азотна киселина.

Реакциите на разлагане в органичната химия, за разлика от реакциите на разлагане в неорганичната химия, имат свои специфики. Те могат да се разглеждат като обратни процеси на присъединяване, тъй като в резултат на това най-често се образуват множество връзки или цикли.

Извикват се реакции на разлагане в органичната химия напукване

C18H38 \u003d C9H18 + C9H20

или дехидрогениране C4H10 \u003d C4H6 + 2H2.

При другите два вида реакции броят на реагентите е равен на броя на продуктите.

3. Реакции на заместване. Тяхната отличителна черта е взаимодействието на просто вещество със сложно. Такива реакции съществуват и в органичната химия. Понятието "заместване" в органичното вещество обаче е по-широко, отколкото в неорганичната химия. Ако в молекулата на изходното вещество който и да е атом или функционална група е заменен с друг атом или група, това също са реакции на заместване, макар че от гледна точка на неорганичната химия процесът прилича на обменна реакция.

При реакции на заместване обикновено обикновено вещество взаимодейства със сложно, образувайки друго просто вещество и друг комплекс A + BC \u003d AB + C

Например, пускайки стоманен пирон в разтвор на меден сулфат, получаваме железен сулфат (изместена от желязо мед от неговата сол) Fe + CuSO4 \u003d FeSO4 + Cu.

Тези реакции в преобладаващото мнозинство принадлежат на редокс

2Аl + Fe2O3 \u003d 2Fе + Аl2О3,

Zn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H2,

2KBr + Cl2 \u003d 2KCl + Br2,

2KSlO3 + l2 \u003d 2KlO3 + Сl2.

Примери за реакции на заместване, които не са придружени от промяна във валентните състояния на атомите, са изключително малко.

Трябва да се отбележи реакцията на силициев диоксид със соли на кислородсъдържащи киселини, които съответстват на газообразни или летливи анхидриди

CaCO3 + SiO2 \u003d CaSiO3 + CO2,

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

Понякога тези реакции се разглеждат като обменни реакции

CH4 + Cl2 \u003d CH3Cl + HCl.

4. Реакции на обмен (включително неутрализация). Реакциите на обмен се наричат \u200b\u200bреакции между две съединения, които обменят съставните си части помежду си

AB + CD \u003d AD + CB

Голям брой от тях се срещат във водни разтвори. Пример за реакция на химичен обмен е неутрализирането на киселина с алкал

NaOH + HCl \u003d NaCl + H2O.

Тук, в реагентите (вещества вляво), водородният йон от съединението HCl се обменя с натриевия йон от съединението NaOH, което води до разтвор на натриев хлорид във вода.

Ако по време на реакциите на заместване възникват окислително-възстановителни процеси, тогава обменните реакции винаги настъпват, без да се променя валентното състояние на атомите. Това е най-често срещаната група реакции между сложни вещества - оксиди, основи, киселини и соли

ZnO + Н2SО4 \u003d ZnSО4 + Н2О,

AgNO3 + KBr \u003d AgBr + KNO3,

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

Специален случай на тези обменни реакции е реакцията на неутрализация

HCI + KOH \u003d KCl + H2O.

Обикновено тези реакции се подчиняват на законите на химическото равновесие и протичат в посоката, при която поне едно от веществата се отстранява от реакционната сфера под формата на газообразно, летливо вещество, утайка или съединение, което е слабо дисоциирано (за разтвори)

NaHCO3 + HCl \u003d NaCl + H2O + CO2,

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

CH3COONa + H3PO4 \u003d CH3COOH + NaH2PO4.

Много реакции обаче не се вписват в тази проста схема. Например, химичната реакция между калиев перманганат (калиев перманганат) и натриев йодид не може да бъде отнесена към нито един от тези типове. Такива реакции обикновено се наричат \u200b\u200bредокс реакции например

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

Редоксът в неорганичната химия включва всички реакции на заместване и тези реакции на разлагане и съединения, в които участва поне едно просто вещество. В по-обобщен вариант (като се вземе предвид и органичната химия), всички реакции включват прости вещества. И обратно, всички обменни реакции принадлежат към протичащите реакции, без да се променят степента на окисление на елементите, които образуват реагентите и реакционните продукти.

2. Класификация на реакциите по фазови характеристики

В зависимост от агрегатното състояние на реагиращите вещества се различават следните реакции:

1. Газови реакции:

2. Реакции в разтвори:

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

3. Реакции между твърди вещества:

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

3. Класификация на реакциите по брой фази

Фаза се разбира като съвкупност от хомогенни части на система с идентични физични и химични свойства и разделени една от друга чрез интерфейс.

Много процеси, без които е невъзможно да си представим живота си (като дишане, храносмилане, фотосинтеза и други подобни), са свързани с различни химични реакции органични съединения (и неорганични). Нека да разгледаме основните им типове и да разгледаме по-отблизо процеса, наречен връзка (връзка).

Това, което се нарича химическа реакция

Преди всичко си струва да се даде обща дефиниция на това явление. Разглежданата фраза означава различни реакции на вещества с различна сложност, в резултат на които се образуват различни от първоначалните продукти. Веществата, участващи в този процес, се наричат \u200b\u200b„реагенти“.

В писмен вид химичната реакция на органични съединения (и неорганични) е написана с помощта на специализирани уравнения. Външно те са малко като примери за математическо събиране. Вместо знак за равенство ("\u003d") обаче се използват стрелки ("→" или "⇆"). Освен това понякога може да има повече вещества от дясната страна на уравнението, отколкото от лявата. Всичко преди стрелката е вещество преди началото на реакцията (лявата страна на формулата). Всичко след него (дясната страна) са съединения, образувани в резултат на настъпилия химичен процес.

Като пример за химическо уравнение можем да разгледаме водата за водород и кислород под действието на електрически ток: 2H 2 O → 2H 2 + O 2. Водата е изходният реагент, а кислородът и водородът са продукти.

Като друг, но вече по-сложен пример за химична реакция на съединения, можем да разгледаме явление, познато на всяка домакиня, която поне веднъж е пекла сладкиши. Става въпрос за гасене на сода за хляб с оцет. Възникващото действие е илюстрирано със следното уравнение: NaHCO 3 + 2 CH 3 COOH → 2CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O. От него става ясно, че в процеса на взаимодействие на натриев бикарбонат и оцет се образува натриева сол на оцетна киселина, вода и въглероден диоксид.

По своята същност той заема междинно място между физическото и ядреното.

За разлика от първите, съединенията, участващи в химични реакции, могат да променят своя състав. Тоест, няколко други могат да се образуват от атомите на едно вещество, както в горното уравнение за разлагането на водата.

За разлика от ядрените реакции, химическите реакции не засягат атомните ядра на взаимодействащите вещества.

Какви са видовете химически процеси

Разпределението на реакциите на съединенията по видове се извършва според различни критерии:

• Обратимост / необратимост.
• Наличието / отсъствието на каталитични вещества и процеси.
• Чрез поглъщане / отделяне на топлина (ендотермични / екзотермични реакции).
• По броя на фазите: хомогенни / хетерогенни и две хибридни разновидности.
• Чрез промяна на степента на окисление на взаимодействащите вещества.

Видове химически процеси по начина на взаимодействие

Този критерий е специален. С негова помощ се разграничават четири типа реакции: съединение, заместване, разлагане (разцепване) и обмен.

Името на всеки от тях съответства на процеса, който описва. Тоест, те се обединяват, в заместването се сменят с други групи, при разлагането се образуват няколко от един реагент, а в замяна участниците в реакцията обменят атоми помежду си.

Видове процеси по начина на взаимодействие в органичната химия

Въпреки голямата сложност, реакциите на органичните съединения следват същия принцип като неорганичните. Те обаче имат малко по-различни имена.

И така, реакциите на съединението и разлагането се наричат \u200b\u200b"добавяне", както и "елиминиране" (елиминиране) и директно органично разлагане (в този раздел на химията има два вида процеси на разлагане).

Други реакции на органични съединения са заместващи (името не се променя), пренареждане (обмен) и редокс процеси. Въпреки сходството на механизмите на техния ход, в органиката те са по-многостранни.

Химична реакция на съединение

След като разгледахме различните видове процеси, при които веществата влизат в органичната и неорганичната химия, струва си да се спрем по-подробно на съединението.

Тази реакция се различава от всички останали по това, че независимо от броя на реагентите в началото, в крайна сметка всички те се обединяват в едно.

Като пример можем да си припомним процеса на гасене на вар: CaO + H 2 O → Ca (OH) 2. В този случай протича реакцията на съединението на калциев оксид (негасена вар) с водороден оксид (вода). Резултатът е калциев хидроксид (гасена вар) и топла пара. Между другото, това означава, че този процес е наистина екзотермичен.

Уравнение на съединението на реакцията

Разглежданият процес може да бъде схематично изобразен по следния начин: A + BV → ABC. В тази формула ABC е новообразуван A - обикновен реагент, а BV е вариант на сложно съединение.

Трябва да се отбележи, че тази формула е характерна и за процеса на присъединяване и присъединяване.

Примери за разглежданата реакция е взаимодействието на натриев оксид и въглероден диоксид (NaO 2 + CO 2 (t 450-550 ° C) → Na 2 CO 3), както и серен оксид с кислород (2SO 2 + O 2 → 2SO 3).

Също така няколко сложни съединения са способни да взаимодействат помежду си: AB + VG → ABVG. Например, един и същ натриев оксид и водороден оксид: NaO 2 + H 2 O → 2NaOH.

Условия на реакция в неорганични съединения

Както е показано в предишното уравнение, веществата с различна степен на сложност могат да влязат във разглежданото взаимодействие.

В този случай за прости реагенти с неорганичен произход са възможни окислително-редукционни реакции на съединението (A + B → AB).

Като пример можем да разгледаме процеса на получаване на тривалент.За това се провежда реакция на съединение между хлор и ферум (желязо): 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3.

Ако говорим за взаимодействието на сложни неорганични вещества (AB + VG → ABVG), процесите в тях могат да възникнат, както засягащи, така и не засягащи тяхната валентност.

Като илюстрация на това си струва да разгледаме примера за образуването на калциев бикарбонат от въглероден диоксид, водороден оксид (вода) и бяло оцветител за храна E170 (калциев карбонат): CO 2 + H 2 O + CaCO 3 → Ca (CO 3) 2. В този случай той има място е класическата реакция на връзката. По време на изпълнението му валентността на реагентите не се променя.

Малко по-съвършено (от първото) химическо уравнение 2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3 е пример за редокс процес при взаимодействието на прости и сложни неорганични реагенти: газ (хлор) и сол (железен хлорид).

Видове реакции на присъединяване в органичната химия

Както вече беше споменато в четвъртия параграф, при вещества от органичен произход разглежданата реакция се нарича „добавяне“. Като правило в него участват сложни вещества с двойна (или тройна) връзка.

Например, реакцията между дибром и етилен, водеща до образуването на 1,2-диброметан: (C2H4) CH2 \u003d CH2 + Br2 → (C₂H₄Br₂) BrCH2 - CH2 Br. Между другото, знаци, подобни на равен и минус ("\u003d" и "-"), в това уравнение показват връзките между атомите на сложно вещество. Това е характеристика на записване на формулите на органични вещества.

В зависимост от това кои от съединенията действат като реагенти, има няколко разновидности на разглеждания процес на добавяне:

• Хидрогениране (молекули водород Н се добавят при множество връзки).
• Хидрохалогениране (добавен е халогенид).
• Халогениране (добавяне на халогени Br 2, Cl 2 и други подобни).
• Полимеризация (образуването на вещества с високо молекулно тегло от няколко съединения с ниско молекулно тегло).

Примери за реакция на присъединяване (връзка)

След изброяване на разновидностите на разглеждания процес си струва да се научат на практика някои примери за реакцията на съединението.

Като илюстрация на хидрогенирането може да се обърне внимание на уравнението за взаимодействие на пропен с водород, в резултат на което ще се появи пропан: (C 3 H 6) CH 3 —CH \u003d CH 2 + H 2 → (C 3 H 8) CH 3 —CH 2 —CH 3.

В органичната химия може да възникне реакция на съединение (добавяне) между солна киселина (неорганично вещество) и етилен с образуване на хлоретан: (C 2 H 4) CH 2 \u003d CH 2 + HCl → CH 3 - CH 2 —Cl (C 2 H 5 Cl ). Представеното уравнение е пример за хидрохалогениране.

По отношение на халогенирането може да се илюстрира с реакцията между дихлор и етилен, водеща до образуването на 1,2-дихлоретан: (C2H4) CH2 \u003d CH2 + Cl2 → (C₂H₄Cl₂) ClCH2 -CH2Cl.

Много хранителни вещества се образуват чрез органична химия. Реакцията на свързване (добавяне) на етиленови молекули с радикален инициатор на полимеризация под въздействието на ултравиолетово лъчение е потвърждение на това: n CH 2 \u003d CH 2 (R и UV светлина) → (-CH 2 -CH 2 -) n. По този начин образуваното вещество е добре познато на всички под името полиетилен.

От този материал се правят различни видове опаковки, торби, съдове, тръби, изолационни вещества и много други. Характеристика на това вещество е възможността за неговото рециклиране. Полиетиленът дължи своята популярност на факта, че не се разлага, поради което природозащитниците имат негативно отношение към него. Въпреки това, в последните години беше намерен метод за безопасно изхвърляне на полиетиленови продукти. За това материалът се обработва с азотна киселина (HNO 3). След това някои видове бактерии са в състояние да разложат това вещество до безопасни компоненти.

Възпроизвежда се реакцията на свързване (добавяне) важна роля в природата и човешкия живот. В допълнение, често се използва от учени в лаборатории за синтезиране на нови вещества за различни важни изследвания.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Химическа реакция наречена трансформация на вещества, при която има промяна в техния състав и (или) структура.

Най-често под химични реакции се разбира процесът на превръщане на първоначалните вещества (реагенти) в крайни вещества (продукти).

Химическите реакции се пишат с помощта на химични уравнения, съдържащи формулите на изходните материали и продуктите на реакцията. Според закона за запазване на масата броят на атомите на всеки елемент от лявата и дясната страна на химичното уравнение е еднакъв. Обикновено формулите на изходните материали са написани от лявата страна на уравнението, а формулите за продуктите са отдясно. Равенството на броя на атомите на всеки елемент в лявата и дясната страна на уравнението се постига чрез подреждане на цели стехиометрични коефициенти пред формулите на веществата.

Химическите уравнения могат да съдържат допълнителна информация за характеристиките на реакцията: температура, налягане, радиация и т.н., която е обозначена със съответния символ над (или под) знака за равенство.

Всички химични реакции могат да бъдат групирани в няколко класа, които имат определени характеристики.

Класификация на химичните реакции по броя и състава на изходните и образуваните вещества

Според тази класификация химичните реакции се подразделят на реакции на комбинация, разлагане, заместване, обмен.

Като резултат съединени реакции от две или повече (сложни или прости) вещества се образува едно ново вещество. Най-общо уравнението за такава химична реакция ще изглежда така:

Например:

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

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

2Mg + O2 \u003d 2MgO.

2FеСl 2 + Сl 2 \u003d 2FеСl 3

Реакциите на съединението в повечето случаи са екзотермични, т.е. продължете с отделянето на топлина. Ако в реакцията участват прости вещества, тогава такива реакции са най-често редокс (ORR), т.е. продължете с промяна в степента на окисление на елементите. Невъзможно е да се каже недвусмислено дали реакцията на съединение между сложни вещества принадлежи към OVR.

Реакциите, в резултат на които от едно сложно вещество се образуват няколко други нови вещества (сложни или прости), се наричат реакции на разлагане... Най-общо уравнението за реакцията на химично разлагане ще изглежда така:

Например:

CaCO 3 CaO + CO 2 (1)

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

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

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

H2 SiO3 \u003d SiO2 + H2O (5)

2SO 3 \u003d 2SO 2 + O 2 (6)

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

Повечето реакции на разлагане възникват при нагряване (1,4,5). Възможно е разлагане с електрически ток (2). Разграждането на кристални хидрати, киселини, основи и соли на кислородсъдържащи киселини (1, 3, 4, 5, 7) протича без промяна на степента на окисление на елементите, т.е. тези реакции не принадлежат към OVR. Реакциите за разлагане на OVR включват разграждането на оксиди, киселини и соли, образувани от елементи в по-високи степени на окисление (6).

Реакции на разлагане се срещат и в органичната химия, но под други имена - крекинг (8), дехидрогениране (9):

C 18 H 38 \u003d C 9 H 18 + C 9 H 20 (8)

C 4 H 10 \u003d C 4 H 6 + 2H 2 (9)

Кога заместителни реакции просто вещество взаимодейства със сложно вещество, образувайки ново просто и ново сложно вещество. Най-общо уравнението за химичната реакция на заместване ще изглежда така:

Например:

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

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H2 (2)

2КВr + Сl 2 \u003d 2КСl + Вr 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 3CaSiO 3 + P 2 O 5 (6)

СН 4 + Сl 2 \u003d СН 3 Сl + НСl (7)

Реакциите на заместване са предимно окислително-редукционни реакции (1 - 4, 7). Примери за реакции на разлагане, при които няма промяна в степента на окисление, са малко (5, 6).

Обменни реакции наричат \u200b\u200bреакциите, които протичат между сложни вещества, в които те обменят съставните си части. Обикновено този термин се използва за реакции, включващи йони във воден разтвор. Най-общо уравнението за реакцията на химичен обмен ще изглежда така:

AB + CD \u003d AD + CB

Например:

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

NaOH + HCl \u003d NaCl + H2O (2)

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

AgNО 3 + КВr \u003d АгВr ↓ + КНО 3 (4)

СrСl 3 + ЗNаОН \u003d Сr (ОН) 3 ↓ + ЗNаСl (5)

Метаболитните реакции не са редокс. Специален случай на тези обменни реакции са реакциите на неутрализация (реакции на взаимодействие на киселини с основи) (2). Реакциите на обмен протичат в посоката, при която поне едно от веществата се отстранява от реакционната сфера под формата на газообразно вещество (3), утайка (4, 5) или нискодисоцииращо съединение, най-често вода (1, 2).

Класификация на химичните реакции по промени в степента на окисление

В зависимост от промяната в степента на окисление на елементите, съставляващи реагентите и реакционните продукти, всички химични реакции се подразделят на редокс (1, 2) и протичат без промяна в степента на окисление (3, 4).

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

Mg 0 - 2e \u003d Mg 2+ (редуктор)

C 4+ + 4e \u003d C 0 (окислител)

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

Fe 2+ -e \u003d Fe 3+ (редуктор)

N 5+ + 3e \u003d N 2+ (окислител)

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

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

Класификация на химичните реакции по термичен ефект

В зависимост от това дали топлината (енергията) се отделя или абсорбира по време на реакцията, всички химични реакции обикновено се разделят на екзо - (1, 2) и ендотермични (3), съответно. Количеството топлина (енергия), отделено или погълнато по време на реакцията, се нарича топлинен ефект на реакцията. Ако уравнението показва количеството освободена или погълната топлина, тогава такива уравнения се наричат \u200b\u200bтермохимични.

N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3 +46,2 kJ (1)

2Mg + O2 \u003d 2MgO + 602,5 kJ (2)

N 2 + O 2 \u003d 2NO - 90,4 kJ (3)

Класификация на химичните реакции според посоката на реакцията

По посока на реакцията, обратими (химични процеси, чиито продукти са способни да реагират помежду си при същите условия, в които са получени, с образуването на изходни вещества) и необратими (химични процеси, чиито продукти не са в състояние да реагират помежду си с образуването на изходни вещества ).

За обратими реакции уравнението обикновено се записва, както следва:

A + B ↔ AB

Например:

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

Примерите за необратими реакции включват следните реакции:

2KSlO 3 → 2KSl + 3O 2

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

Доказателство за необратимостта на реакцията може да бъде отделянето на газообразно вещество, утайка или слабодисоцииращо съединение, най-често вода, като продукти на реакцията.

Класификация на химичните реакции по присъствието на катализатор

От тази гледна точка се разграничават каталитичните и некаталитичните реакции.

Катализаторът е вещество, което ускорява химичната реакция. Реакциите, включващи катализатори, се наричат \u200b\u200bкаталитични. Някои реакции обикновено са невъзможни без наличието на катализатор:

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

Често един от реакционните продукти служи като катализатор, който ускорява тази реакция (автокаталитични реакции):

MeO + 2HF \u003d MeF 2 + H 2 O, където Me е метал.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

Химическа реакция - Това е „трансформацията“ на едно или повече вещества в друго вещество, с различна структура и химичен състав. Полученото вещество или вещества се наричат \u200b\u200b"продукти на реакцията". По време на химичните реакции ядрата и електроните образуват нови съединения (преразпределени), но броят им не се променя и изотопният състав на химичните елементи остава същият.

Всички химични реакции се разделят на прости и сложни.

По броя и състава на изходните и получените вещества прости химически реакции могат да бъдат разделени на няколко основни типа.

Реакциите на разлагане са реакции, при които от едно сложно вещество се получават няколко други вещества. В същото време образуваните вещества могат да бъдат както прости, така и сложни. По правило ходът на химичната реакция на разлагане изисква нагряване (това е ендотермичен процес, абсорбция на топлина).

Например, когато малахитовият прах се нагрява, се образуват три нови вещества: меден оксид, вода и въглероден диоксид:

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

малахит → меден оксид + вода + въглероден диоксид

Ако в природата протичаха само реакции на разлагане, тогава всички сложни вещества, които могат да се разлагат, биха се разложили и химическите явления вече не биха могли да се реализират. Но има и други реакции.

В хода на реакциите на съединенията се получава едно сложно вещество от няколко прости или сложни вещества. Оказва се, че реакциите на съединенията са противоположни на реакциите на разлагане.

Например, когато медта се нагрява на въздух, тя се покрива с черно покритие. Медта се превръща в меден оксид:

2Cu + O2 \u003d 2CuO

мед + кислород → меден оксид

Химичните реакции между прости и сложни вещества, при които атомите, съставляващи просто вещество, заместват атомите на един от елементите на сложното вещество, се наричат \u200b\u200bреакции на заместване.

Например, ако железен пирон е потопен в разтвор на меден хлорид (CuCl 2), той (нокътът) започва да се покрива с мед, отделена на повърхността му. И до края на реакцията разтворът се превръща от синьо в зеленикаво: вместо меден хлорид, сега съдържа железен хлорид:

Fe + CuCl 2 \u003d Cu + FeCl 2

Желязо + меден хлорид → мед + железен хлорид

Медните атоми в меден хлорид се заменят с железни атоми.

Реакцията на обмен е реакция, при която две сложни вещества обменят съставните си части. Най-често подобни реакции протичат във водни разтвори.

При реакциите на метални оксиди с киселини две сложни вещества - оксид и киселина - обменят съставните си елементи: кислородни атоми - за киселинни остатъци и водородни атоми - за метални атоми.

Например, ако меден оксид (CuO) се комбинира със сярна киселина H 2 SO 4 и се нагрее, се получава разтвор, от който може да се изолира меден сулфат:

CuO + H2SO4 \u003d CuSO4 + H2O

меден оксид + сярна киселина → меден сулфат + вода

блог. сайт, с пълно или частично копиране на материала, се изисква връзка към източника.

По време на химични реакции от някои вещества се получават други (да не се бърка с ядрени реакции, при които една химичен елемент се превръща в друга).

Всяка химическа реакция се описва с химично уравнение:

Реактиви → Реакционни продукти

Стрелката показва посоката на реакцията.

Например:

В тази реакция метанът (CH 4) реагира с кислород (O 2), в резултат на което се образува въглероден диоксид (CO 2) и вода (H 2 O), или по-скоро водна пара. Това се случва във вашата кухня, когато запалите газовата си горелка. Уравнението трябва да се чете по следния начин: една молекула метанов газ реагира с две молекули кислороден газ, което води до една молекула въглероден диоксид и две молекули вода (водна пара).

Извикват се числата пред компонентите на химична реакция коефициенти на реакция.

Химичните реакции са ендотермичен (с усвояване на енергия) и екзотермичен (с освобождаване на енергия). Изгарянето на метан е типичен пример за екзотермична реакция.

Има няколко вида химически реакции. Най-често:

• съединени реакции;
• реакции на разлагане;
• реакции на единично заместване;
• реакции на двойно заместване;
• реакции на окисление;
• редокс реакции.

Съединени реакции

При съединени реакции поне два елемента образуват един продукт:

2Na (t) + Cl2 (g) → 2NaCl (t) - образуването на готварска сол.

Трябва да се обърне внимание на основния нюанс на реакциите на съединението: в зависимост от условията на реакцията или пропорциите на реагентите, влизащи в реакцията, могат да се получат различни продукти. Например при нормални условия на изгаряне на въглища се получава въглероден диоксид:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

Ако количеството кислород е недостатъчно, тогава се образува смъртоносен въглероден оксид:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)

Реакции на разлагане

Тези реакции всъщност са по същество противоположни на реакциите на съединението. В резултат на реакцията на разлагане веществото се разлага на два (3, 4 ...) по-прости елемента (съединения):

• 2H 2 O (l) → 2H 2 (g) + O 2 (g) - разлагане на водата
• 2H 2 O 2 (l) → 2H 2 (g) O + O 2 (g) - разлагане на водороден прекис

Реакции на единично заместване

В резултат на единични реакции на заместване, по-активният елемент замества по-малко активния в съединението:

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

Цинкът в разтвора на меден сулфат измества по-малко активната мед, което води до разтвор на цинков сулфат.

Степента на активност на металите чрез увеличаване на активността:

• Най-активни са алкалните и алкалоземните метали

Йонното уравнение на горната реакция ще бъде:

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

Когато се разтвори във вода, йонната връзка CuSO 4 се разлага на меден катион (заряд 2+) и сулфатен анион (заряд 2-). В резултат на реакцията на заместване се образува цинков катион (който има същия заряд като медния катион: 2-). Имайте предвид, че сулфатният анион присъства от двете страни на уравнението, така че може да бъде съкратен от всички правила на математиката. В резултат на това получаваме йонно-молекулярното уравнение:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Реакции на двойно заместване

При реакции на двойно заместване два електрона се заменят. Такива реакции също се наричат обменни реакции... Такива реакции протичат в разтвор с образуването на:

• неразтворимо твърдо вещество (реакция на утаяване);
• вода (реакция на неутрализация).

Реакции на валежите

При смесване на разтвор на сребърен нитрат (сол) с разтвор на натриев хлорид се образува сребърен хлорид:

Молекулно уравнение: KCl (p-p) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (t) + KNO 3 (p-p)

Йонно уравнение: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Уравнение на молекулярните йони: Cl - + Ag + → AgCl (s)

Ако съединението е разтворимо, то ще бъде йонно в разтвор. Ако съединението е неразтворимо, то ще се утаи, образувайки твърдо вещество.

Реакции на неутрализация

Това са реакции на взаимодействие на киселини и основи, в резултат на което се образуват водни молекули.

Например, реакцията на смесване на разтвор на сярна киселина и разтвор на натриев хидроксид (луга):

Молекулно уравнение: H2SO4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na2S04 (p-p) + 2H2O (g)

Йонно уравнение: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (g)

Молекулно-йонно уравнение: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) или H + + OH - → H 2 O (l)

Реакции на окисляване

Това са реакции на взаимодействие на вещества с газообразен кислород във въздуха, при които по правило се отделя голямо количество енергия под формата на топлина и светлина. Типична реакция на окисляване е горенето. В самото начало на тази страница е дадена реакцията на взаимодействието на метана с кислорода:

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

Метанът се отнася до въглеводороди (съединения на въглерод и водород). Когато въглеводородът реагира с кислород, се отделя много топлинна енергия.

Редокс реакции

Това са реакции, при които има обмен на електрони между атомите на реагентите. Обсъдените по-горе реакции също са окислително-възстановителни реакции:

• 2Na + Cl2 → 2NaCl - реакция на съединение
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - реакция на окисляване
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - реакция на еднократно заместване

Редукционните реакции с голям брой примери за решаване на уравнения по метода на електронния баланс и метода на полуреакция са описани в раздела