Қосылыстар реакциялар кезінде түзілуі мүмкін. Жалпы химияға кіріспе. B. қарапайым заттың атомдары күрделі зат құрамындағы элементтердің бірінің атомдарын алмастыратын заттар арасындағы реакция

1. Қосылыстың реакциясы. Д.И.Менделеев қосылысты реакция ретінде анықтады, «екі заттың бірі пайда болады. Сонымен, салыстырмалы түрде қарапайым құрамы бар бірнеше әрекеттесуші заттардан қосылыстың реакцияларында біршама күрделі құрамды зат алынады

A + B + C = Д.

Күрделі реакцияларға қарапайым заттардың (күкірт, фосфор, көміртек) ауада жануы жатады. Мысалы, көміртегі ауада күйеді C + O2 \u003d CO2 (әрине, бұл реакция біртіндеп жүреді, алдымен көміртегі тотығы CO түзіледі). Әдетте, бұл реакциялар жылудың бөлінуімен жүреді, яғни. тұрақты және энергияға бай қосылыстардың пайда болуына әкеледі - экзотермиялық болып табылады.

Жай заттардың қосылу реакциялары әрқашан тотығу-тотықсыздану сипатында болады. Күрделі заттар арасында жүретін күрделі реакциялар валенттілігін өзгертпестен жүруі мүмкін

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

сондықтан тотығу-тотықсыздану санына да назар аударыңыз

2FеСl2 + Сl2 \u003d 2FеСl3.

2. Ыдырау реакциялары. Химиялық ыдырау реакциялары, Менделеевтің айтуы бойынша, «бұл комбинацияға қарама-қарсы жағдайлар, яғни бір зат екі зат береді, немесе жалпы алғанда белгілі бір мөлшерде заттар береді - олардың көп мөлшері.

Ыдырау реакциялары бір күрделі заттан бірнеше қосылыстар түзуге әкеледі

A \u003d B + C + D

Күрделі заттың ыдырау өнімдері жай және күрделі заттар болуы мүмкін. Ыдырау реакциясының мысалы ретінде бордың (немесе температура әсерінен әктастың) ыдырауының химиялық реакциясын келтіруге болады: CaCO3 \u003d CaO + CO2. Ыдырау реакциясы әдетте қыздыруды қажет етеді. Мұндай процестер эндотермиялық, яғни. жылу сіңірумен ағын. Валенттілік күйін өзгертпестен жүретін ыдырау реакцияларының ішінде кристалды гидраттардың, негіздердің, қышқылдар мен оттегі бар қышқылдардың тұздарының ыдырауын атап өту керек.

CuSO4 5H2O \u003d CuSO4 + 5H2O,

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H2O,

H2SiO3 \u003d SiO2 + H2O.

Тотығу-тотықсыздану сипатындағы ыдырау реакцияларына жоғары тотығу деңгейіндегі элементтер түзетін оксидтер, қышқылдар мен тұздардың ыдырауы жатады.

2SO3 \u003d 2SO2 + O2,

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

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

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

Тотығу-тотықсыздану ыдырау реакциялары әсіресе азот қышқылының тұздарына тән.

Органикалық химиядағы ыдырау реакцияларының, бейорганикалық химияның ыдырау реакцияларынан айырмашылығы, өзіндік ерекшеліктері бар. Оларды қосылудың кері процестері деп санауға болады, өйткені нәтижесінде көптеген байланыстар немесе циклдар пайда болады.

Органикалық химиядағы ыдырау реакциялары деп аталады жарылу

C18H38 \u003d C9H18 + C9H20

немесе дегидрлеу C4H10 \u003d C4H6 + 2H2.

Қалған екі типтегі реакцияларда реактивтер саны өнім санына тең.

3. Орынбасу реакциялары. Олардың айырықша ерекшелігі - қарапайым заттың күрделі затпен әрекеттесуі. Мұндай реакциялар органикалық химияда да бар. Алайда, органикалық заттардағы «алмастыру» ұғымы бейорганикалық химияға қарағанда кеңірек. Егер бастапқы заттың молекуласында кез-келген атом немесе функционалды топ басқа атоммен немесе топпен алмастырылса, бұл сонымен қатар орынбасу реакциялары болып табылады, дегенмен бейорганикалық химия тұрғысынан процесс алмасу реакциясы сияқты көрінеді.

Орынбасу реакцияларында әдетте жай зат күрделі затпен әрекеттесіп, басқа жай зат пен басқа кешен түзеді A + BC \u003d AB + C

Мысалы, болат тырнақты мыс сульфатының ерітіндісіне түсіру арқылы біз темір сульфатын аламыз (темір оның мысынан ығыстырылған мыс) Fe + CuSO4 \u003d FeSO4 + Cu.

Бұл реакциялар басым көпшілігінде тотықсыздандырғышқа жатады

2Аl + Fe2O3 \u003d 2Fе + Аl2О3,

Zn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H2,

2KBr + Cl2 \u003d 2KCl + Br2,

2KLO3 + l2 \u003d 2KlO3 + Cl2.

Атомдардың валенттілік күйлерінің өзгеруімен жүрмейтін алмастыру реакцияларының мысалдары өте аз.

Кремний диоксидінің газ тәрізді немесе ұшпа ангидридтерге сәйкес келетін құрамында оттегі бар қышқылдардың тұздарымен әрекеттесуін атап өткен жөн.

CaCO3 + SiO2 \u003d CaSiO3 + CO2,

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

Кейде бұл реакциялар алмасу реакциясы ретінде қарастырылады

CH4 + Cl2 \u003d CH3Cl + HCl.

4. Айырбас реакциясы (оның ішінде бейтараптандыру). Алмасу реакциялары олардың құрамдас бөліктерін бір-бірімен алмастыратын екі қосылыс арасындағы реакциялар деп аталады

AB + CD \u003d AD + CB

Олардың көп мөлшері сулы ерітінділерде кездеседі. Химиялық алмасу реакциясының мысалы ретінде қышқылды сілтімен бейтараптандыруға болады

NaOH + HCl \u003d NaCl + H2O.

Мұнда реактивтерде (сол жақтағы заттарда) HCl қосылысындағы сутек ионы NaOH қосылысының натрий ионымен алмасады, нәтижесінде натрий хлориді судағы ерітінді пайда болады.

Егер тотығу-тотықсыздану процестері орынбасу реакциялары кезінде жүрсе, онда алмасу реакциялары әрқашан атомдардың валенттік күйін өзгертпестен жүреді. Бұл күрделі заттар - оксидтер, негіздер, қышқылдар мен тұздар арасындағы ең көп таралған реакциялар тобы

ZnO + Н2SO4 \u003d ZnSО4 + Н2О,

AgNO3 + KBr \u003d AgBr + KNO3,

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

Бұл алмасу реакцияларының ерекше жағдайы бейтараптану реакциясы болып табылады

HCl + KOH \u003d KCl + H2O.

Әдетте бұл реакциялар химиялық тепе-теңдік заңдарына бағынады және заттардың ең болмағанда біреуі реакциялық сферадан газ тәрізді, ұшпа зат, тұнба немесе нашар диссоциацияланған қосылыс түрінде шығарылатын бағытта жүреді (ерітінділер үшін)

NaHCO3 + HCl \u003d NaCl + H2O + CO2,

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

CH3COONa + H3PO4 \u003d CH3COOH + NaH2PO4.

Алайда көптеген реакциялар бұл қарапайым схемаға сәйкес келмейді. Мысалы, калий перманганаты (калий перманганаты) мен натрий йодиді арасындағы химиялық реакцияны аталған түрлердің ешқайсысына жатқызуға болмайды. Мұндай реакциялар, әдетте, тотығу-тотықсыздану реакциялары деп аталады

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

Бейорганикалық химиядағы тотығу-тотықсыздануға барлық орынбасу реакциялары мен кем дегенде бір қарапайым зат қатысатын ыдырау реакциялары мен қосылыстар жатады. Неғұрлым жалпыланған нұсқада (органикалық химияны да ескере отырып) барлық реакциялар қарапайым заттарды қамтиды. Және, керісінше, барлық алмасу реакциялары реакцияға түсетін заттар мен реакция өнімдерін түзетін элементтердің тотығу дәрежелерін өзгертпестен жүретін реакцияларға жатады.

2. Фазалық сипаттамалары бойынша реакциялардың жіктелуі

Реакцияға түсетін заттардың агрегаттық күйіне байланысты келесі реакциялар ажыратылады:

1. Газ реакциялары:

2. Шешімдердегі реакциялар:

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

3. Қатты денелер арасындағы реакциялар:

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

3. Фазалар саны бойынша реакциялардың жіктелуі

Фаза дегеніміз - жүйенің бірдей физикалық-химиялық қасиеттері бар және бір-бірінен интерфейс арқылы бөлінген біртекті бөліктер жиынтығы.

Біздің өмірімізді елестету мүмкін емес көптеген процестер (мысалы, тыныс алу, ас қорыту, фотосинтез және сол сияқтылар) әртүрлі химиялық реакциялармен байланысты. органикалық қосылыстар (және бейорганикалық). Олардың негізгі түрлерін қарастырайық және байланыс (байланыс) деп аталатын процесті толығырақ қарастырайық.

Химиялық реакция деп нені атайды

Ең алдымен, бұл құбылысқа жалпы анықтама берген жөн. Қарастырылып отырған фраза әр түрлі күрделіліктегі заттардың әр түрлі реакцияларын білдіреді, нәтижесінде бастапқы өнімдерден өзгеше түзіледі. Бұл процеске қатысатын заттарды «реактивтер» деп атайды.

Жазбаша түрде органикалық қосылыстардың химиялық реакциясы (және бейорганикалық) арнайы теңдеулерді қолдану арқылы жазылады. Сыртқы жағынан олар математикалық қосымша мысалдарына ұқсас. Алайда, теңдік белгісінің («\u003d») орнына көрсеткілер («→» немесе «⇆») қолданылады. Сонымен қатар, кейде теңдеудің оң жағында сол жаққа қарағанда көп заттар болуы мүмкін. Жебеге дейінгі барлық заттар реакция басталғанға дейінгі зат (формуланың сол жағы). Одан кейінгі барлық нәрсе (оң жақта) - пайда болған химиялық процестің нәтижесінде пайда болған қосылыстар.

Химиялық теңдеуге мысал ретінде электр тогының әсерінен сутегі мен оттегіге арналған суды қарастыруға болады: 2H 2 O → 2H 2 + O 2. Су - бастапқы реактив, ал оттегі мен сутек - бұл өнім.

Қосылыстардың химиялық реакциясының басқа, бірақ онсыз да күрделі мысалы ретінде біз тәттілерді кем дегенде бір рет пісірген әрбір үй шаруасындағы әйелге таныс құбылысты қарастыра аламыз. Бұл ас содасын сірке суымен сөндіру туралы. Болып жатқан іс-әрекет келесі теңдеуді қолдана отырып бейнеленген: NaHCO 3 + 2 CH 3 COOH → 2CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O. Бұдан натрий гидрокарбонаты мен сірке қышқылының натрий тұзының, су мен көмірқышқыл газының натрий тұзының өзара әрекеттесу процесінде түзілетіні анық.

Ол өзінің табиғаты бойынша физикалық және ядролық аралық орынды алады.

Біріншісінен айырмашылығы, химиялық реакцияларға қатысатын қосылыстар олардың құрамын өзгертуге қабілетті. Яғни, судың ыдырауына арналған жоғарыдағы теңдеудегідей бір заттың атомдарынан тағы бірнеше зат түзуге болады.

Ядролық реакциялардан айырмашылығы, химиялық реакциялар өзара әрекеттесетін заттардың атом ядроларына әсер етпейді.

Химиялық процестердің түрлері қандай?

Қосылыстар реакцияларының түрлері бойынша таралуы әр түрлі критерийлер бойынша жүреді:

• Қайтымдылық / қайтымсыздық.
• Каталитикалық заттар мен процестердің болуы / болмауы.
• Жылу сіңіру / шығару арқылы (эндотермиялық / экзотермиялық реакциялар).
• Фазалар саны бойынша: біртекті / гетерогенді және екі гибридті сорттар.
• Өзара әрекеттесетін заттардың тотығу дәрежелерін өзгерту арқылы.

Өзара әрекеттесу тәсіліндегі химиялық процестердің түрлері

Бұл критерий ерекше. Оның көмегімен реакциялардың төрт түрі ажыратылады: қосылыс, орынбасу, ыдырау (бөліну) және алмасу.

Олардың әрқайсысының атауы ол сипаттайтын процеске сәйкес келеді. Яғни, олар бірігеді, алмастыру кезінде олар басқа топтарға ауысады, ыдырау кезінде бірнеше реактивтен түзіледі, ал айырбас ретінде реакцияға қатысушылар бір-бірімен атомдармен алмасады.

Органикалық химиядағы өзара әрекеттесу әдісі бойынша процестер түрлері

Үлкен күрделілікке қарамастан, органикалық қосылыстардың реакциялары бейорганикалықтармен бірдей принципті ұстанады. Алайда олардың атаулары сәл өзгеше.

Сонымен, қосылыс және ыдырау реакциялары «қосу» деп аталады, сонымен қатар «жою» (жою) және тікелей органикалық ыдырау (химияның бұл бөлімінде ыдырау процестерінің екі түрі бар).

Органикалық қосылыстардың басқа реакциялары - алмастыру (атауы өзгермейді), қайта құру (алмасу) және тотығу-тотықсыздану процестері. Олардың жүру механизмдерінің ұқсастығына қарамастан, органикада олар көпқырлы.

Қосылыстың химиялық реакциясы

Заттардың органикалық және бейорганикалық химияға енетін әр түрлі процестерін қарастыра отырып, қосылыс туралы толығырақ тоқталған жөн.

Бұл реакцияның басқалардан ерекшелігі, оның басында болатын реактивтер санына қарамастан, соңында олардың барлығы біртұтасқа біріктіріледі.

Мысал ретінде әк сөндіру процесін еске түсіруге болады: CaO + H 2 O → Ca (OH) 2. Бұл жағдайда кальций оксиді (жанған әк) қосылысының сутек оксидімен (сумен) реакциясы жүреді. Нәтижесінде кальций гидроксиді (сөндірілген әк) және жылы бу пайда болады. Айтпақшы, бұл бұл процесс шынымен экзотермиялық екенін білдіреді.

Күрделі реакция теңдеуі

Қарастырылып отырған процесті схемалық түрде бейнелеуге болады: A + BV → ABC. Бұл формулада АВС - жаңадан пайда болған А - қарапайым реактив, ал ВВ - күрделі қосылыстың нұсқасы.

Айта кету керек, бұл формула қосылу және қосылу процесіне де тән.

Қарастырылып отырған реакцияның мысалдары ретінде натрий оксиді мен көмірқышқыл газының (NaO 2 + CO 2 (t 450-550 ° C) → Na 2 CO 3), сондай-ақ күкірт оксидінің оттегімен (2SO 2 + O 2 → 2SO 3) өзара әрекеттесуі жатады.

Сондай-ақ, бірнеше күрделі қосылыстар бір-бірімен әрекеттесуге қабілетті: AB + VG → ABVG. Мысалы, сол натрий оксиді мен сутегі оксиді: NaO 2 + H 2 O → 2NaOH.

Бейорганикалық қосылыстардағы реакция шарттары

Алдыңғы теңдеуде көрсетілгендей, әр түрлі күрделілік дәрежесіндегі заттар қарастырылып отырған өзара әрекеттесуге түсе алады.

Бұл жағдайда бейорганикалық шыққан қарапайым реактивтер үшін қосылыстың тотығу-тотықсыздану реакциялары мүмкін (A + B → AB).

Мысал ретінде үш валентті алу процесін қарастыруға болады.Ол үшін хлор мен ферум (темір) арасында қосылыс реакциясы жүреді: 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3.

Егер күрделі бейорганикалық заттардың өзара әрекеттесуі туралы айтатын болсақ (AB + VG → ABVG), олардағы процестер олардың валенттілігіне әсер ететін де, әсер етпейтін де болуы мүмкін.

Бұған мысал ретінде көміртегі диоксиді, сутегі оксиді (су) және ақ түсті E170 бояғышынан (кальций карбонаты) кальций бикарбонатының түзілу мысалын қарастырған жөн: CO 2 + H 2 O + CaCO 3 → Ca (CO 3) 2. Бұл жағдайда ол орын - бұл классикалық байланыс реакциясы. Оны іске асыру кезінде реактивтердің валенттілігі өзгермейді.

2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3 сәл жетілдірілген (біріншіге қарағанда) химиялық теңдеу қарапайым және күрделі бейорганикалық реактивтер: газ (хлор) және тұз (темір хлориді) өзара әрекеттескенде тотығу-тотықсыздану процесінің мысалы болып табылады.

Органикалық химиядағы қосылу реакцияларының түрлері

Төртінші абзацта айтылғандай, органикалық шыққан заттарда қарастырылатын реакция «қосу» деп аталады. Әдетте, оған қосарланған (немесе үштік) байланысы бар күрделі заттар қатысады.

Мысалы, дибромий мен этилен арасындағы реакция 1,2-дибромоэтанның түзілуіне әкеледі: (C 2 H 4) CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → (C₂H₄Br₂) BrCH 2 - CH 2 Br. Айтпақшы, тең және минусқа ұқсас белгілер («\u003d» және «-»), осы теңдеулерде күрделі зат атомдары арасындағы байланыстар көрсетілген. Бұл органикалық заттардың формулаларын тіркеу ерекшелігі.

Қосылыстардың қайсысы реактив ретінде әрекет ететініне байланысты қарастырылатын қосу процесінің бірнеше сорттары бар:

• Гидрлеу (сутек Н молекулалары бірнеше байланыста қосылады).
• Гидрохалогендеу (сутегі галогенді қосылады).
• Галогендеу (Br 2, Cl 2 галогендерін қосу және сол сияқтылар).
• Полимеризация (бірнеше төмен молекулалы қосылыстардан жоғары молекулалық заттардың түзілуі).

Қосу реакциясының мысалдары (қосылу)

Қарастырылып отырған процестің түрлерін келтіргеннен кейін, қосылыстар реакциясының кейбір мысалдарын іс жүзінде білген жөн.

Гидрлеудің иллюстрациясы ретінде пропеннің сутекпен әрекеттесу теңдеуіне назар аударуға болады, нәтижесінде пропан пайда болады: (C 3 H 6) CH 3 —CH \u003d CH 2 + H 2 → (C 3 H 8) CH 3 —CH 2 —CH 3.

Органикалық химияда тұз қышқылы (бейорганикалық зат) пен этилен арасында қосылыс реакциясы (хлорэтан) түзілуі мүмкін: (C 2 H 4) CH 2 \u003d CH 2 + HCl → CH 3 - CH 2 —Cl (C 2 H 5 Cl) ). Ұсынылған теңдеу гидрогалогендеудің мысалы болып табылады.

Галогендеуге келетін болсақ, оны 1,2-дихлорэтанның түзілуіне әкеліп соқтыратын дихлор мен этилен арасындағы реакция арқылы көрсетуге болады: (C 2 H 4) CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 → (C₂H₄Cl₂) ClCH 2 -CH 2 Cl.

Көптеген қоректік заттар органикалық химия арқылы түзіледі. Этилен молекулаларының ультрафиолет сәулеленуінің әсерінен полимеризацияның радикалды бастамашысымен қосылу (қосу) реакциясы осыны растайды: n CH 2 \u003d CH 2 (R және ультрафиолет сәулесі) → (-CH 2 -CH 2 -) n. Осылайша түзілген зат барлығына полиэтилен атымен жақсы таныс.

Осы материалдан қаптаманың әртүрлі түрлері, сөмкелер, ыдыс-аяқтар, құбырлар, оқшаулағыш заттар және тағы басқалар жасалады. Бұл заттың ерекшелігі - оны қайта өңдеу мүмкіндігі. Полиэтилен өзінің әйгілі болуына оның ыдырамайтындығына байланысты, сондықтан экологтар оған теріс көзқараспен қарайды. Алайда, жылы соңғы жылдары полиэтилен өнімдерін қауіпсіз жою әдісі табылды. Ол үшін материал азот қышқылымен өңделеді (HNO 3). Осыдан кейін бактериялардың кейбір түрлері бұл затты қауіпсіз компоненттерге ыдырата алады.

Қосылу (қосу) реакциясы ойнайды маңызды рөл табиғатта және адам өмірінде. Сонымен қатар, оны зертханаларда ғалымдар әртүрлі маңызды зерттеулерге жаңа заттарды синтездеу үшін жиі қолданады.

АНЫҚТАМА

Химиялық реакция олардың құрамы мен (немесе) құрылымында өзгеріс болатын заттардың өзгеруі деп аталады.

Көбінесе химиялық реакциялар деп бастапқы заттарды (реактивтерді) соңғы заттарға (өнімдерге) айналдыру процесі түсінеді.

Химиялық реакциялар бастапқы материалдар мен реакция өнімдерінің формулаларын қамтитын химиялық теңдеулердің көмегімен жазылады. Массаның сақталу заңы бойынша химиялық теңдеудің сол және оң жағындағы әр элементтің атомдарының саны бірдей. Әдетте бастапқы материалдардың формулалары теңдеудің сол жағында, ал өнімдердің формулалары оң жағында жазылады. Теңдеудің сол және оң жақтарындағы әр элемент атомдарының теңдігіне заттар формулаларының алдында бүтін стехиометриялық коэффициенттерді орналастыру арқылы қол жеткізіледі.

Химиялық теңдеулерде реакцияның ерекшеліктері туралы қосымша ақпарат болуы мүмкін: температура, қысым, сәулелену және т.с.с., ол жоғарыда (немесе төменде) сәйкес таңбамен көрсетілген.

Барлық химиялық реакцияларды белгілі сипаттамалары бар бірнеше кластарға топтастыруға болады.

Бастапқы және түзілетін заттардың саны мен құрамы бойынша химиялық реакциялардың жіктелуі

Бұл классификацияға сәйкес химиялық реакциялар біріктіру, ыдырау, орнын басу, алмасу реакцияларына бөлінеді.

Нәтижесінде күрделі реакциялар екі немесе одан да көп (күрделі немесе қарапайым) заттардан бір жаңа зат пайда болады. Жалпы, мұндай химиялық реакцияның теңдеуі келесідей болады:

Мысалы:

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

Қосылыстың реакциясы көп жағдайда экзотермиялық, яғни. жылу бөлуге кірісіңіз. Егер реакцияға қарапайым заттар қатысатын болса, онда мұндай реакциялар көбінесе тотығу-тотықсыздану реакциялары (ОРР) болып табылады, яғни. элементтердің тотығу дәрежесінің өзгеруіне қарай жүріңіз. Күрделі заттар арасындағы қосылыстың реакциясы OVR-ге жататындығын біржақты айту мүмкін емес.

Нәтижесінде бір күрделі заттан бірнеше басқа жаңа заттар (күрделі немесе қарапайым) түзілетін реакциялар деп аталады ыдырау реакциялары... Жалпы алғанда, химиялық ыдырау теңдеуі келесідей болады:

Мысалы:

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)

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

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

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

Ыдырау реакцияларының көп бөлігі қыздыру кезінде жүреді (1,4,5). Электр тогымен ыдырау мүмкін (2). Құрамында оттегі бар қышқылдардың (1, 3, 4, 5, 7) кристалды гидраттардың, қышқылдардың, негіздердің және тұздардың ыдырауы элементтердің тотығу дәрежелерін өзгертпестен жүреді, яғни. бұл реакциялар OVR-ге жатпайды. Ыдырау реакцияларына жоғары тотығу деңгейіндегі элементтер түзетін оксидтердің, қышқылдардың және тұздардың ыдырауы жатады (6).

Ыдырау реакциялары органикалық химияда да кездеседі, бірақ басқа атаулармен - крекинг (8), дегидрлеу (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)

Қашан орынбасу реакциялары жай зат күрделі затпен әрекеттесіп, жаңа қарапайым және жаңа күрделі зат түзеді. Жалпы айтқанда, химиялық алмастыру теңдеуі келесідей болады:

Мысалы:

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

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

Орынбасу реакциялары негізінен тотығу-тотықсыздану реакциялары болып табылады (1 - 4, 7). Тотығу дәрежесінде өзгеріс болмаған ыдырау реакцияларының мысалдары аз (5, 6).

Алмасу реакциялары күрделі заттар арасында пайда болатын реакцияларды атаңыз, оларда олардың құрамдас бөліктері алмасады. Әдетте бұл термин су ерітіндісіне иондар қатысатын реакциялар үшін қолданылады. Жалпы, химиялық алмасу реакциясының теңдеуі келесідей болады:

AB + CD \u003d AD + CB

Мысалы:

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 ↓ + КNО 3 (4)

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

Метаболикалық реакциялар тотығу-тотықсыздану реакциясы емес. Бұл алмасу реакцияларының ерекше жағдайы бейтараптану реакциялары (қышқылдардың сілтілермен әрекеттесу реакциялары) болып табылады (2). Алмасу реакциялары реакция сферасынан заттардың ең болмағанда біреуі газ тәрізді зат (3), тұнба (4, 5) немесе аз диссоциацияланатын қосылыс түрінде көбінесе су (1, 2) түрінде шығарылатын бағытта жүреді.

Тотығу дәрежесінің өзгеруі бойынша химиялық реакциялардың жіктелуі

Реагенттер мен реакция өнімдерін құрайтын элементтердің тотығу дәрежесінің өзгеруіне байланысты барлық химиялық реакциялар тотығу-тотықсыздануға (1, 2) бөлінеді және тотығу дәрежесінің өзгеріссіз жүреді (3, 4).

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

Mg 0 - 2e \u003d Mg 2+ (редуктор)

C 4+ + 4e \u003d C 0 (тотықтырғыш)

FeS 2 + 8HNO 3 (концентрация) \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+ (тотықтырғыш)

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

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

Химиялық реакциялардың жылу эффектісі бойынша жіктелуі

Жылу (энергия) реакция кезінде бөлінуіне немесе жұтылуына байланысты барлық химиялық реакциялар шартты түрде сәйкесінше экзо - (1, 2) және эндотермиялық (3) болып бөлінеді. Реакция кезінде бөлінетін немесе жұтылатын жылу (энергия) мөлшерін реакцияның жылу эффектісі деп атайды. Егер теңдеу шығарылған немесе сіңірілген жылу мөлшерін көрсетсе, онда мұндай теңдеулер термохимиялық деп аталады.

N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3 + 466 кДж (1)

2Mg + O 2 \u003d 2MgO + 602,5 кДж (2)

N 2 + O 2 \u003d 2NO - 90,4 кДж (3)

Химиялық реакциялардың реакция бағыты бойынша жіктелуі

Реакция бағыты бойынша қайтымды (өнімдері бір-бірімен олар алған кездегі шарттарда, бастапқы заттардың пайда болуымен өзара әрекеттесе алатын химиялық процестер) және қайтымсыз (өнімдері бір-бірімен бастапқы заттардың түзілуімен әрекеттесе алмайтын химиялық процестер) ).

Қайтымды реакциялар үшін жалпы түрдегі теңдеу әдетте келесідей жазылады:

A + B ↔ AB

Мысалы:

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

Қайтымсыз реакциялардың мысалдарына келесі реакциялар жатады:

2KSlO 3 → 2KSl + 3O 2

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

Реакцияның қайтымсыздығының дәлелі ретінде реакция өнімі ретінде газ тәріздес зат, тұнба немесе аз диссоциацияланатын қосылыс, көбінесе судың шығуы болуы мүмкін.

Катализатордың қатысуы бойынша химиялық реакциялардың жіктелуі

Осы тұрғыдан каталитикалық және каталитикалық емес реакциялар ажыратылады.

Катализатор - химиялық реакцияны жеделдететін зат. Катализаторлар қатысатын реакциялар каталитикалық деп аталады. Кейбір реакциялар, әдетте, катализатордың қатысуынсыз мүмкін емес:

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

Көбінесе реакция өнімдерінің бірі осы реакцияны тездететін катализатор ретінде қызмет етеді (автокаталитикалық реакциялар):

MeO + 2HF \u003d MeF 2 + H 2 O, мұндағы Мен - металл.

Мәселелерді шешудің мысалдары

МЫСАЛ 1

Химиялық реакция - Бұл бір немесе бірнеше заттарды басқа затқа, құрылымы мен химиялық құрамы әртүрлі «түрлендіру». Алынған зат немесе заттар «реакция өнімдері» деп аталады. Химиялық реакциялар кезінде ядролар мен электрондар жаңа қосылыстар түзеді (қайта бөлінеді), бірақ олардың саны өзгермейді және химиялық элементтердің изотоптық құрамы өзгеріссіз қалады.

Барлық химиялық реакциялар қарапайым және күрделі болып бөлінеді.

Бастапқы және алынған заттардың саны мен құрамы бойынша қарапайым химиялық реакцияларды бірнеше негізгі түрлерге бөлуге болады.

Ыдырау реакциялары дегеніміз - бір күрделі заттан бірнеше басқа заттар алынатын реакциялар. Сонымен бірге түзілген заттар қарапайым да, күрделі де болуы мүмкін. Әдетте, химиялық ыдырау реакциясының жүруі қыздыруды қажет етеді (бұл эндотермиялық процесс, жылу сіңіру).

Мысалы, малахит ұнтағын қыздырғанда үш жаңа зат пайда болады: мыс оксиді, су және көмірқышқыл газы:

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

малахит → мыс оксиді + су + көмірқышқыл газы

Егер тек табиғатта ыдырау реакциялары жүрсе, онда ыдырауы мүмкін барлық күрделі заттар ыдырап, химиялық құбылыстар енді іске аспай қалады. Бірақ басқа реакциялар да бар.

Бірнеше қарапайым немесе күрделі заттардан қосылыстың реакцияларында бір күрделі зат алынады. Күрделі реакциялар ыдырау реакцияларына қарама-қарсы болып шығады.

Мысалы, мысты ауада қыздырғанда, ол қара жабынмен жабылады. Мыс мыс оксидіне айналады:

2Cu + O 2 \u003d 2CuO

мыс + оттегі → мыс оксиді

Жай заттардың құрамына кіретін атомдар күрделі зат элементтерінің бірінің атомдарын алмастыратын қарапайым және күрделі заттар арасындағы химиялық реакциялар орынбасу реакциялары деп аталады.

Мысалы, темір шеге мыс хлоридінің ерітіндісіне батырылса (CuCl 2), онда (тырнақ) оның бетінде шығарылған мыспен жабыла бастайды. Реакция аяқталғаннан кейін ерітінді көгілдірден жасылға айналады: мыс хлориді орнына енді темір хлориді бар:

Fe + CuCl 2 \u003d Cu + FeCl 2

Темір + мыс хлориді → мыс + темір хлориді

Мыс хлоридіндегі мыс атомдары темір атомдарымен алмастырылады.

Алмасу реакциясы дегеніміз - екі күрделі зат құрамдас бөліктерімен алмасатын реакция. Көбінесе мұндай реакциялар сулы ерітінділерде жүреді.

Металл оксидтерінің қышқылдармен реакцияларында екі күрделі зат - оксид және қышқыл - олардың құраушыларымен алмасады: оттегі атомдары - қышқыл қалдықтарына, ал сутегі атомдары - металл атомдарына.

Мысалы, мыс оксиді (CuO) күкірт қышқылымен H 2 SO 4 қосылып, қыздырылса, мыс сульфатын бөліп алуға болатын ерітінді алынады:

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

мыс оксиді + күкірт қышқылы → мыс сульфаты + су

блог. сайт, материалдың толық немесе ішінара көшірмесімен, дереккөзге сілтеме қажет.

Кейбір заттардан химиялық реакциялар кезінде басқалары алынады (ядролық реакциялармен шатастыруға болмайды, олардың қайсысында) химиялық элемент басқасына айналады).

Кез-келген химиялық реакция химиялық теңдеумен сипатталады:

Реактивтер → Реакция өнімдері

Көрсеткі реакцияның бағытын көрсетеді.

Мысалы:

Бұл реакцияда метан (CH 4) оттегімен (O 2) әрекеттеседі, нәтижесінде көмірқышқыл газы (CO 2) және су (H 2 O), дәлірек айтқанда, су буы түзіледі. Бұл сіздің газды қыздырған кезде сіздің ас үйіңізде болады. Теңдеуді келесідей оқу керек: метан газының бір молекуласы оттегі газының екі молекуласымен әрекеттеседі, нәтижесінде бір молекула көмірқышқыл газы және судың екі молекуласы (су буы) пайда болады.

Химиялық реакция компоненттерінің алдындағы сандар деп аталады реакция коэффициенттері.

Химиялық реакциялар болып табылады эндотермиялық (энергия сіңірумен) және экзотермиялық (энергияның бөлінуімен). Метанның жануы - экзотермиялық реакцияның типтік мысалы.

Химиялық реакциялардың бірнеше түрі бар. Ең ортақ:

• қосылыстар реакциясы;
• ыдырау реакциялары;
• бір реттік орынбасу реакциялары;
• қосарланған орынбасу реакциялары;
• тотығу реакциялары;
• тотығу-тотықсыздану реакциялары.

Күрделі реакциялар

Аралас реакцияларда кем дегенде екі элемент бір өнімді құрайды:

2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t) - ас тұзының түзілуі.

Қосылыстың реакцияларының маңызды нюанстарына назар аудару керек: реакция жағдайына немесе реакцияға түсетін реакцияға қатысатын заттардың пропорцияларына байланысты әр түрлі өнімдер пайда болуы мүмкін. Мысалы, көмірдің қалыпты жану жағдайында көмірқышқыл газы алынады:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

Егер оттегінің мөлшері жеткіліксіз болса, онда өлімге әкелетін көміртегі тотығы пайда болады:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)

Ыдырау реакциялары

Бұл реакциялар, негізінен, қосылыстың реакцияларына қарама-қарсы. Ыдырау реакциясы нәтижесінде зат екі (3, 4 ...) қарапайым элементтерге (қосылыстарға) ыдырайды:

• 2H 2 O (l) → 2H 2 (g) + O 2 (g) - судың ыдырауы
• 2H 2 O 2 (l) → 2H 2 (g) O + O 2 (g) - сутегі асқын тотығының ыдырауы

Бір реттік орынбасу реакциялары

Бір реттік орынбасу реакцияларының нәтижесінде неғұрлым белсенді элемент қосылыстың аз активтілігін алмастырады:

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

Мыс сульфаты ерітіндісіндегі мырыш белсенділігі аз мысты ығыстырады, нәтижесінде мырыш сульфаты ерітіндісі пайда болады.

Белсенділікті арттыру арқылы металдардың белсенділік дәрежесі:

• Ең белсенділері сілтілі және сілтілі жер металдары

Жоғарыда көрсетілген реакцияның иондық теңдеуі келесідей болады:

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

CuSO 4 иондық байланысы суда еріген кезде мыс катионына (заряд 2+) және сульфат анионына (заряд 2-) ыдырайды. Орынбасу реакциясы нәтижесінде мырыш катионы түзіледі (оның заряды мыс катионымен бірдей: 2-). Сульфат анионы теңдеудің екі жағында да бар екенін ескеріңіз, сондықтан оны математиканың барлық ережелерімен қысқартуға болады. Нәтижесінде біз ион-молекулалық теңдеуді аламыз:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Қосарланған орынбасу реакциялары

Қос орынбасу реакцияларында екі электрон ауыстырылады. Мұндай реакциялар деп те аталады алмасу реакциялары... Мұндай реакциялар ерітіндіде пайда болады:

• ерімейтін қатты (тұндыру реакциясы);
• су (бейтараптандыру реакциясы).

Жауын-шашын реакциялары

Күміс нитратының (тұздың) ерітіндісін натрий хлориді ерітіндісімен араластырғанда күміс хлориді түзіледі:

Молекулалық теңдеу: KCl (p-p) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (t) + KNO 3 (p-p)

Иондық теңдеу: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Молекулалық ион теңдеуі: Cl - + Ag + → AgCl (s)

Егер қосылыс еритін болса, ол ерітіндіде ионды болады. Егер қосылыс ерімейтін болса, онда қатты зат түзіліп тұнбаға түседі.

Бейтараптандыру реакциялары

Бұл қышқылдар мен негіздердің өзара әрекеттесу реакциясы, нәтижесінде су молекулалары пайда болады.

Мысалы, күкірт қышқылының ерітіндісі мен натрий гидроксидінің ерітіндісін (сілті) араластыру реакциясы:

Молекулалық теңдеу: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (g)

Иондық теңдеу: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (g)

Молекулалық-иондық теңдеу: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) немесе H + + OH - → H 2 O (l)

Тотығу реакциялары

Бұл заттардың ауадағы газ тәрізді оттегімен өзара әрекеттесу реакциялары, онда, әдетте, жылу мен жарық түрінде көп мөлшерде энергия бөлінеді. Әдеттегі тотығу реакциясы - жану. Осы парақтың басында метанның оттегімен өзара әрекеттесу реакциясы келтірілген:

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

Метан көмірсутектерге (көміртек пен сутектің қосылыстары) жатады. Көмірсутегі оттегімен әрекеттескенде көп жылу энергиясы бөлінеді.

Тотығу-тотықсыздану реакциялары

Бұл реакциялардың атомдары арасында электрондар алмасуы жүретін реакциялар. Жоғарыда қарастырылған реакциялар сонымен қатар тотығу-тотықсыздану реакцияларына жатады:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - қосылыс реакциясы
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - тотығу реакциясы
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - жалғыз орынбасу реакциясы

Электрондық баланс әдісімен және жартылай реакция әдісімен теңдеулерді шешудің көптеген мысалдарымен тотығу-тотықсыздану реакциялары сипатталған