În reacții, se pot forma compuși. Introducere în chimia generală. B. O reacție între substanțe în care atomii unei substanțe simple înlocuiesc atomii unuia dintre elementele dintr-o substanță complexă

1. Reacțiile compusului. DI Mendeleev a definit un compus ca o reacție „în care apare una din cele două substanțe. Deci, în reacțiile unui compus din mai multe substanțe care reacționează cu o compoziție relativ simplă, se obține o substanță dintr-o compoziție mai complexă

A + B + C = D

Reacțiile compuse includ arderea substanțelor simple (sulf, fosfor, carbon) în aer. De exemplu, carbonul arde în aer C + O2 \u003d CO2 (desigur, această reacție se desfășoară treptat, se formează mai întâi monoxid de carbon CO). De regulă, aceste reacții sunt însoțite de eliberarea de căldură, adică duc la formarea unor compuși mai stabili și mai puțin bogați în energie - sunt exotermi.

Reacțiile de compunere a substanțelor simple au întotdeauna un caracter redox. Reacțiile compuse care apar între substanțe complexe pot apărea ca și cum nu se schimbă valența

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

deci, faceți referire și la numărul de redox

2FеСl2 + Сl2 \u003d 2FеСl3.

2. Reacții de descompunere. Reacțiile chimice de descompunere, conform lui Mendeleev, „constituie cazuri opuse combinației, adică acelea în care o substanță dă două sau, în general, un număr dat de substanțe - un număr mai mare dintre ele.

Reacțiile de descompunere duc la formarea mai multor compuși dintr-o substanță complexă

A \u003d B + C + D

Produsele de descompunere ale unei substanțe complexe pot fi atât substanțe simple, cât și substanțe complexe. Un exemplu de reacție de descompunere este reacția chimică a descompunerii cretei (sau a calcarului sub influența temperaturii): CaCO3 \u003d CaO + CO2. Reacția de descompunere necesită de obicei încălzirea. Astfel de procese sunt endotermice, adică curge cu absorbție de căldură. Dintre reacțiile de descompunere care se desfășoară fără schimbarea stărilor de valență, trebuie menționată descompunerea hidraților cristalini, a bazelor, a acizilor și a sărurilor acizilor care conțin oxigen.

CuSO4 5H2O \u003d CuSO4 + 5H2O,

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H2O,

H2SiO3 \u003d SiO2 + H2O.

Reacțiile de descompunere cu caracter redox includ descompunerea oxizilor, acizilor și sărurilor formate din elemente în stări de oxidare superioare

2SO3 \u003d 2SO2 + O2,

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

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

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

Reacțiile de descompunere redox sunt caracteristice în special pentru sărurile de acid azotic.

Reacțiile de descompunere din chimia organică, spre deosebire de reacțiile de descompunere din chimia anorganică, au propriile lor specificități. Ele pot fi considerate ca fiind procesele inverse ale îmbinării, deoarece, ca rezultat, se formează cel mai adesea mai multe legături sau cicluri.

Se numesc reacții de descompunere în chimia organică cracare

C18H38 \u003d C9H18 + C9H20

sau deshidrogenare C4H10 \u003d C4H6 + 2H2.

În celelalte două tipuri de reacții, numărul de reactivi este egal cu numărul de produse.

3. Reacții de substituție. Trăsătura lor distinctivă este interacțiunea unei substanțe simple cu una complexă. Astfel de reacții există și în chimia organică. Cu toate acestea, conceptul de „substituție” în materia organică este mai larg decât în \u200b\u200bchimia anorganică. Dacă în molecula substanței de pornire orice atom sau grup funcțional este înlocuit cu un alt atom sau grup, acestea sunt și reacții de substituție, deși din punctul de vedere al chimiei anorganice, procesul pare a fi o reacție de schimb.

În reacțiile de substituție, de obicei o substanță simplă interacționează cu una complexă, formând o altă substanță simplă și un alt complex A + BC \u003d AB + C

De exemplu, aruncând un cui de oțel într-o soluție de sulfat de cupru, obținem sulfat de fier (fierul cupru cuprins din sarea acestuia) Fe + CuSO4 \u003d FeSO4 + Cu.

Aceste reacții în majoritatea covârșitoare aparțin redox-ului

2Al + Fe2O3 \u003d 2Fе + Аl2О3,

Zn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H2,

2KBr + Cl2 \u003d 2KCl + Br2,

2KLO3 + l2 \u003d 2KlO3 + Cl2.

Exemple de reacții de substituție care nu sunt însoțite de o modificare a stărilor de valență ale atomilor sunt extrem de puține.

Trebuie remarcată reacția dioxidului de siliciu cu sărurile acizilor care conțin oxigen, care corespund anhidridelor gazoase sau volatile.

CaCO3 + SiO2 \u003d CaSiO3 + CO2,

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

Uneori, aceste reacții sunt considerate reacții de schimb

CH4 + Cl2 \u003d CH3Cl + HCI.

4. Reacțiile schimbului (inclusiv neutralizarea). Reacțiile de schimb se numesc reacții între doi compuși care își schimbă părțile constitutive între ele

AB + CD \u003d AD + CB

Un număr mare dintre acestea apar în soluții apoase. Un exemplu de reacție de schimb chimic este neutralizarea unui acid cu un alcalin

NaOH + HCI \u003d NaCl + H2O.

Aici, în reactivi (substanțe din stânga), ionul hidrogen din compusul HCl este schimbat cu ionul sodiu din compusul NaOH, rezultând o soluție de clorură de sodiu în apă.

Dacă procesele redox apar în timpul reacțiilor de substituție, atunci reacțiile de schimb apar întotdeauna fără a schimba starea de valență a atomilor. Acesta este cel mai frecvent grup de reacții între substanțe complexe - oxizi, baze, acizi și săruri

ZnO + Н2SO4 \u003d ZnSО4 + Н2О,

AgNO3 + KBr \u003d AgBr + KNO3,

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

Un caz special al acestor reacții de schimb este reacția de neutralizare

HCI + KOH \u003d KCl + H2O.

De obicei, aceste reacții respectă legile echilibrului chimic și continuă în direcția în care cel puțin una dintre substanțe este îndepărtată din sfera de reacție sub forma unei substanțe gazoase, volatile, a unui precipitat sau a unui compus slab disociat (pentru soluții)

NaHCO3 + HCl \u003d NaCl + H2O + CO2,

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

CH3COONa + H3PO4 \u003d CH3COOH + NaH2PO4.

Cu toate acestea, multe reacții nu se încadrează în această schemă simplă. De exemplu, reacția chimică dintre permanganatul de potasiu (permanganatul de potasiu) și iodura de sodiu nu poate fi atribuită niciunui dintre aceste tipuri. Astfel de reacții se numesc de obicei reacții redox, de exemplu

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

Redox în chimia anorganică include toate reacțiile de substituție și acele reacții de descompunere și compuși în care este implicată cel puțin o substanță simplă. Într-o versiune mai generalizată (luând în considerare și chimia organică), toate reacțiile implică substanțe simple. Și, dimpotrivă, toate reacțiile de schimb aparțin reacțiilor care se desfășoară fără a schimba stările de oxidare ale elementelor care formează reactanții și produsele de reacție.

2. Clasificarea reacțiilor după caracteristicile fazei

În funcție de starea de agregare a substanțelor care reacționează, se disting următoarele reacții:

1. Reacții gazoase:

2. Reacții în soluții:

NaOH (p-p) + HCI (p-p) \u003d NaCI (p-p) + H2O (g).

3. Reacții între solide:

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

3. Clasificarea reacțiilor după numărul de faze

Faza este înțeleasă ca un set de părți omogene ale unui sistem cu proprietăți fizice și chimice identice și separate între ele printr-o interfață.

Multe procese, fără de care este imposibil să ne imaginăm viața (cum ar fi respirația, digestia, fotosinteza și altele asemenea), sunt asociate cu diverse reacții chimice compusi organici (și anorganice). Să ne uităm la principalele lor tipuri și să aruncăm o privire mai atentă asupra procesului numit conexiune (conexiune).

Ceea ce se numește reacție chimică

În primul rând, merită să se dea o definiție generală a acestui fenomen. Expresia luată în considerare înseamnă diverse reacții ale substanțelor de complexitate diferită, în urma cărora se formează diferite de produsele inițiale. Substanțele implicate în acest proces se numesc „reactivi”.

În scris, reacția chimică a compușilor organici (și anorganici) este scrisă folosind ecuații specializate. În exterior, sunt un pic ca exemple de adaos matematic. Cu toate acestea, în loc de semnul egal ("\u003d"), sunt folosite săgeți ("→" sau "⇆"). În plus, uneori pot exista mai multe substanțe în partea dreaptă a ecuației decât în \u200b\u200bstânga. Totul înainte de săgeată este o substanță înainte de începerea reacției (partea stângă a formulei). Totul după el (partea dreaptă) sunt compuși formați ca urmare a procesului chimic care a avut loc.

Ca exemplu de ecuație chimică, putem considera apa pentru hidrogen și oxigen sub acțiunea unui curent electric: 2H 2 O → 2H 2 + O 2. Apa este reactivul de pornire, iar oxigenul și hidrogenul sunt produse.

Ca un alt exemplu, dar deja mai complex al reacției chimice a compușilor, putem considera un fenomen familiar fiecărei gospodine care a copt dulciuri cel puțin o dată. Este vorba de stingerea bicarbonatului de sodiu cu oțet. Acțiunea care se produce este ilustrată folosind următoarea ecuație: NaHCO 3 + 2 CH 3 COOH → 2CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O. Se vede clar că interacțiunea bicarbonatului de sodiu și a oțetului formează sarea de sodiu a acidului acetic, a apei și a dioxidului de carbon.

Prin natura sa, ocupă un loc intermediar între fizic și nuclear.

Spre deosebire de primii, compușii implicați în reacțiile chimice sunt capabili să-și schimbe compoziția. Adică, mai mulți alții pot fi formați din atomii unei substanțe, ca în ecuația de mai sus pentru descompunerea apei.

Spre deosebire de reacțiile nucleare, reacțiile chimice nu afectează nucleele atomice ale substanțelor care interacționează.

Care sunt tipurile de procese chimice

Distribuția reacțiilor compușilor după tip are loc în funcție de diferite criterii:

• Reversibilitate / ireversibilitate.
• Prezența / absența substanțelor și proceselor catalitice.
• Prin absorbția / eliberarea căldurii (reacții endotermice / exoterme).
• După numărul de faze: omogen / eterogen și două soiuri hibride.
• Prin schimbarea stărilor de oxidare a substanțelor care interacționează.

Tipuri de procese chimice în modul de interacțiune

Acest criteriu este special. Cu ajutorul său, se disting patru tipuri de reacții: compus, substituție, descompunere (divizare) și schimb.

Numele fiecăruia dintre ele corespunde procesului pe care îl descrie. Adică, se unesc, în substituție, se schimbă în alte grupuri, în descompunere se formează mai mulți dintr-un reactiv și, în schimb, participanții la reacție schimbă atomii între ei.

Tipuri de procese prin metoda de interacțiune în chimia organică

În ciuda complexității mari, reacțiile compușilor organici urmează același principiu ca și anorganici. Cu toate acestea, au nume ușor diferite.

Deci, reacțiile de compus și descompunere se numesc „adiție”, precum și „eliminare” (eliminare) și descompunere directă organică (în această secțiune a chimiei există două tipuri de procese de descompunere).

Alte reacții ale compușilor organici sunt substituția (numele nu se schimbă), rearanjarea (schimbul) și procesele redox. În ciuda similitudinii mecanismelor cursului lor, în organice acestea sunt mai multiforme.

Reacția chimică a unui compus

Având în vedere diferitele tipuri de procese în care substanțele intră în chimia organică și anorganică, merită să ne gândim mai detaliat la compus.

Această reacție diferă de toate celelalte prin faptul că, indiferent de numărul de reactivi de la început, la final toți se combină într-unul singur.

De exemplu, putem aminti procesul de tăiere a varului: CaO + H 2 O → Ca (OH) 2. În acest caz, are loc reacția compusului de oxid de calciu (var) cu oxid de hidrogen (apă). Rezultatul este hidroxid de calciu (var stins) și abur cald. Apropo, acest lucru înseamnă că acest proces este într-adevăr exoterm.

Ecuația reacției compuse

Procesul luat în considerare poate fi descris schematic după cum urmează: A + BV → ABC. În această formulă, ABC este un A nou format - un reactiv simplu, iar BV este o variantă a unui compus complex.

Trebuie remarcat faptul că această formulă este, de asemenea, tipică pentru procesul de alăturare și alăturare.

Exemple de reacție luată în considerare sunt interacțiunea oxidului de sodiu și a dioxidului de carbon (NaO 2 + CO 2 (t 450-550 ° C) → Na 2 CO 3), precum și oxidul de sulf cu oxigenul (2SO 2 + O 2 → 2SO 3).

De asemenea, mai mulți compuși complecși sunt capabili să reacționeze între ei: AB + VG → ABVG. De exemplu, același oxid de sodiu și oxid de hidrogen: NaO 2 + H 2 O → 2NaOH.

Condiții de reacție în compuși anorganici

Așa cum se arată în ecuația anterioară, substanțele cu grade diferite de complexitate sunt capabile să intre în interacțiunea luată în considerare.

În acest caz, pentru reactivii simpli de origine anorganică, sunt posibile reacții redox ale compusului (A + B → AB).

De exemplu, putem lua în considerare procesul de obținere a unuia trivalent.Pentru aceasta, se efectuează o reacție compusă între clor și fer (fier): 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3.

Dacă vorbim despre interacțiunea substanțelor anorganice complexe (AB + VG → ABVG), pot apărea procesele din ele, afectând și nu afectând valența lor.

Ca o ilustrare a acestui fapt, merită să luăm în considerare exemplul formării bicarbonatului de calciu din dioxid de carbon, oxid de hidrogen (apă) și colorant alimentar alb E170 (carbonat de calciu): CO 2 + H 2 O + CaCO 3 → Ca (CO 3) 2. În acest caz, acesta are locul este reacția clasică a conexiunii. În timpul implementării sale, valența reactivilor nu se schimbă.

O ecuație chimică ușor mai perfectă (decât prima) 2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3 este un exemplu de proces redox când interacționează un reactiv anorganic simplu și complex: gaz (clor) și sare (clorură ferică).

Tipuri de reacții de adiție în chimia organică

După cum sa menționat deja în al patrulea paragraf, în substanțele de origine organică, reacția considerată se numește „adiție”. De regulă, la ea participă substanțe complexe cu o legătură dublă (sau triplă).

De exemplu, reacția dintre dibromiu și etilenă, ducând la formarea 1,2-dibromoetanului: (C 2 H 4) CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → (C₂H₄Br₂) BrCH 2 - CH 2 Br. Apropo, semne similare cu egale și minus ("\u003d" și "-"), în această ecuație arată conexiunile dintre atomii unei substanțe complexe. Aceasta este o caracteristică a înregistrării formulelor substanțelor organice.

În funcție de care dintre compuși acționează ca reactivi, există mai multe varietăți ale procesului de adăugare considerat:

• Hidrogenare (moleculele de hidrogen H se adaugă la legături multiple).
• Hidrohalogenare (se adaugă halogenură de hidrogen).
• Halogenare (adăugarea de halogeni Br 2, Cl 2 și altele asemenea).
• Polimerizarea (formarea de substanțe cu o greutate moleculară mare din mai mulți compuși cu greutate moleculară mică).

Exemple de reacție de adăugare (conexiune)

După enumerarea varietăților procesului luat în considerare, merită învățate în practică câteva exemple de reacție compusă.

Ca o ilustrare a hidrogenării, se poate atrage atenția asupra ecuației interacțiunii propenei cu hidrogenul, în urma căreia va apărea propanul: (C 3 H 6) CH 3 —CH \u003d CH 2 + H 2 → (C 3 H 8) CH 3 —CH 2 —CH 3.

În chimia organică, reacția unui compus (adiție) poate avea loc între acidul clorhidric (substanță anorganică) și etilenă pentru a forma cloretan: (C 2 H 4) CH 2 \u003d CH 2 + HCl → CH 3 - CH 2 —Cl (C 2 H 5 Cl ). Ecuația prezentată este un exemplu de hidrohalogenare.

În ceea ce privește halogenarea, acesta poate fi ilustrat prin reacția dintre diclor și etilenă, ducând la formarea 1,2-dicloretanului: (C 2 H 4) CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 → (C₂H₄Cl₂) ClCH 2 -CH 2 Cl.

Mulți nutrienți se formează prin chimia organică. Reacția de conectare (adăugare) a moleculelor de etilenă cu un inițiator radical de polimerizare sub influența radiației ultraviolete este o confirmare a acestui fapt: n CH 2 \u003d CH 2 (lumină R și UV) → (-CH 2-CH 2 -) n. Substanța formată în acest mod este bine cunoscută de toată lumea sub denumirea de polietilenă.

Din acest material sunt realizate diverse tipuri de ambalaje, pungi, vase, țevi, substanțe izolante și multe altele. O caracteristică a acestei substanțe este posibilitatea reciclării sale. Polietilena își datorează popularitatea faptului că nu se descompune, motiv pentru care ecologiștii au o atitudine negativă față de aceasta. Cu toate acestea, în anul trecut s-a găsit o metodă pentru eliminarea în siguranță a produselor din polietilenă. Pentru aceasta, materialul este tratat cu acid azotic (HNO 3). După aceea, anumite tipuri de bacterii sunt capabile să descompună această substanță în componente sigure.

Se joacă reacția de conectare (adăugare) rol important în natură și viața umană. În plus, este adesea folosit de oamenii de știință din laboratoare pentru a sintetiza substanțe noi pentru diverse cercetări importante.

DEFINIȚIE

Reactie chimica numită transformarea substanțelor în care există o modificare a compoziției și (sau) structurii lor.

Cel mai adesea, reacțiile chimice sunt înțelese ca procesul de transformare a substanțelor inițiale (reactivi) în substanțe finale (produse).

Reacțiile chimice sunt scrise utilizând ecuații chimice care conțin formulele materiilor prime și a produselor de reacție. Conform legii conservării masei, numărul atomilor fiecărui element de pe laturile stânga și dreapta ale ecuației chimice este același. De obicei, formulele materiilor prime sunt scrise în partea stângă a ecuației, iar formulele pentru produse sunt în partea dreaptă. Egalitatea numărului de atomi ai fiecărui element din laturile stânga și dreapta ale ecuației se realizează prin aranjarea coeficienților stoichiometrici întregi în fața formulelor substanțelor.

Ecuațiile chimice pot conține informații suplimentare despre caracteristicile reacției: temperatură, presiune, radiații etc., care sunt indicate de simbolul corespunzător de deasupra (sau „dedesubt”) semnului egal.

Toate reacțiile chimice pot fi grupate în mai multe clase, care au anumite caracteristici.

Clasificarea reacțiilor chimice după numărul și compoziția substanțelor inițiale și formate

Conform acestei clasificări, reacțiile chimice sunt împărțite în reacții de combinație, descompunere, substituție, schimb.

Ca rezultat reacții compuse din două sau mai multe substanțe (complexe sau simple) se formează o substanță nouă. În termeni generali, ecuația unei astfel de reacții chimice va arăta astfel:

De exemplu:

CaCO3 + CO2 + H20 \u003d Ca (HCO3) 2

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

2Mg + O 2 \u003d 2MgO.

2FеСl 2 + Сl 2 \u003d 2FеСl 3

Reacțiile compusului sunt în majoritatea cazurilor exoterme, adică continuați cu eliberarea căldurii. Dacă în reacție sunt implicate substanțe simple, atunci aceste reacții sunt cel mai adesea reacții redox (ORR), adică procedați cu o modificare a stărilor de oxidare a elementelor. Este imposibil să se spună fără echivoc dacă reacția unui compus între substanțe complexe aparține OVR.

Reacțiile în urma cărora se formează mai multe alte substanțe noi (complexe sau simple) dintr-o substanță complexă sunt denumite reacții de descompunere... În termeni generali, ecuația de descompunere chimică va arăta astfel:

De exemplu:

CaCO3 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)

Cele mai multe reacții de descompunere apar la încălzire (1,4,5). Este posibilă descompunerea prin curent electric (2). Descompunerea hidraților cristalini, acizilor, bazelor și sărurilor acizilor care conțin oxigen (1, 3, 4, 5, 7) se desfășoară fără a modifica stările de oxidare ale elementelor, adică aceste reacții nu aparțin OVR. Reacțiile de descompunere includ descompunerea oxizilor, acizilor și sărurilor formate din elemente în stări de oxidare superioare (6).

Reacțiile de descompunere se găsesc și în chimia organică, dar sub alte denumiri - cracare (8), dehidrogenare (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)

Cand reacții de substituție o substanță simplă interacționează cu o substanță complexă, formând o nouă substanță simplă și nouă complexă. În termeni generali, ecuația de substituție chimică va arăta astfel:

De exemplu:

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)

CaCO3 + SiO2 \u003d CaSiO3 + CO2 (5)

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

СН 4 + Сl 2 \u003d СН 3 Сl + НСl (7)

Reacțiile de substituție sunt în mare parte reacții redox (1 - 4, 7). Exemple de reacții de descompunere în care nu există nicio modificare a stărilor de oxidare sunt puține (5, 6).

Reacții de schimb numiți reacțiile care apar între substanțe complexe, în care își schimbă părțile constitutive. De obicei, acest termen este utilizat pentru reacțiile care implică ioni în soluție apoasă. În general, ecuația pentru reacția de schimb chimic va arăta astfel:

AB + CD \u003d AD + CB

De exemplu:

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

NaOH + HCI \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)

Reacțiile metabolice nu sunt reacții redox. Un caz special al acestor reacții de schimb sunt reacțiile de neutralizare (reacțiile de interacțiune a acizilor cu alcalii) (2). Reacțiile de schimb au loc în direcția în care cel puțin una dintre substanțe este îndepărtată din sfera de reacție sub forma unei substanțe gazoase (3), a unui precipitat (4, 5) sau a unui compus slab disociat, cel mai adesea apă (1, 2).

Clasificarea reacțiilor chimice prin modificări ale stărilor de oxidare

În funcție de modificarea stărilor de oxidare a elementelor care alcătuiesc reactivii și produsele de reacție, toate reacțiile chimice sunt împărțite în redox (1, 2) și continuă fără o modificare a stării de oxidare (3, 4).

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

Mg 0 - 2e \u003d Mg 2+ (agent reducător)

C 4+ + 4e \u003d C 0 (agent oxidant)

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+ (agent reducător)

N 5+ + 3e \u003d N 2+ (agent oxidant)

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

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

Clasificarea reacțiilor chimice după efectul termic

În funcție de căldura (energia) este eliberată sau absorbită în timpul reacției, toate reacțiile chimice sunt împărțite în mod convențional în exo - (1, 2) și respectiv endoterm (3). Cantitatea de căldură (energie) eliberată sau absorbită în timpul reacției se numește efectul de căldură al reacției. Dacă ecuația indică cantitatea de căldură degajată sau absorbită, atunci astfel de ecuații se numesc termochimice.

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

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

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

Clasificarea reacțiilor chimice în funcție de direcția reacției

În direcția reacției, reversibile (procese chimice ale căror produse sunt capabile să reacționeze între ele în aceleași condiții în care au fost obținute, cu formarea substanțelor inițiale) și ireversibile (procese chimice ale căror produse sunt incapabile să reacționeze între ele cu formarea substanțelor inițiale ).

Pentru reacțiile reversibile, ecuația în formă generală este de obicei scrisă după cum urmează:

A + B ↔ AB

De exemplu:

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

Exemplele de reacții ireversibile includ următoarele reacții:

2KSlO 3 → 2KSl + 3O 2

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

Dovada ireversibilității reacției poate fi eliberarea unei substanțe gazoase, a unui precipitat sau a unui compus cu disociere redusă, cel mai adesea apă, ca produse de reacție.

Clasificarea reacțiilor chimice prin prezența unui catalizator

Din acest punct de vedere, se disting reacțiile catalitice și necatalitice.

Un catalizator este o substanță care accelerează o reacție chimică. Reacțiile care implică catalizatori sunt numite catalitice. Unele reacții sunt în general imposibile fără prezența unui catalizator:

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

Adesea, unul dintre produsele de reacție servește drept catalizator care accelerează această reacție (reacții autocatalitice):

MeO + 2HF \u003d MeF 2 + H 2 O, unde Me este un metal.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Reactie chimica - Aceasta este „transformarea” uneia sau mai multor substanțe într-o altă substanță, cu o structură și o compoziție chimică diferite. Substanța sau substanțele rezultate se numesc „produse de reacție”. În timpul reacțiilor chimice, nucleii și electronii formează compuși noi (redistribuiți), dar numărul lor nu se modifică, iar compoziția izotopică a elementelor chimice rămâne aceeași.

Toate reacțiile chimice sunt împărțite în simple și complexe.

Prin numărul și compoziția substanțelor inițiale și obținute, reacțiile chimice simple pot fi împărțite în mai multe tipuri principale.

Reacțiile de descompunere sunt reacții în care se obțin alte câteva substanțe dintr-o substanță complexă. În același timp, substanțele formate pot fi atât simple, cât și complexe. De regulă, cursul unei reacții de descompunere chimică necesită încălzire (acesta este un proces endoterm, absorbție de căldură).

De exemplu, atunci când pulberea de malachit este încălzită, se formează trei substanțe noi: oxid de cupru, apă și dioxid de carbon:

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

malachit → oxid de cupru + apă + dioxid de carbon

Dacă în natură ar avea loc doar reacții de descompunere, atunci toate substanțele complexe care se pot descompune s-ar descompune și fenomenele chimice nu ar mai putea fi realizate. Dar există și alte reacții.

În reacțiile unui compus din mai multe substanțe simple sau complexe, se obține o substanță complexă. Se pare că reacțiile compuse sunt opuse reacțiilor de descompunere.

De exemplu, atunci când cuprul este încălzit în aer, acesta devine acoperit cu un strat negru. Cuprul este transformat în oxid de cupru:

2Cu + O 2 \u003d 2CuO

cupru + oxigen → oxid de cupru

Reacțiile chimice dintre substanțe simple și complexe în care atomii care alcătuiesc o substanță simplă înlocuiesc atomii unuia dintre elementele unei substanțe complexe se numesc reacții de substituție.

De exemplu, dacă un cui de fier este scufundat într-o soluție de clorură de cupru (CuCl 2), acesta (unghia) începe să fie acoperit cu cupru eliberat pe suprafața sa. Și până la sfârșitul reacției, soluția devine verzuie din albastru: în loc de clorură de cupru, acum conține clorură ferică:

Fe + CuCl 2 \u003d Cu + FeCl 2

Fier + clorură de cupru → cupru + clorură ferică

Atomii de cupru din clorura de cupru sunt înlocuiți cu atomi de fier.

O reacție de schimb este o reacție în care două substanțe complexe își schimbă părțile constitutive. Cel mai adesea, astfel de reacții au loc în soluții apoase.

În reacțiile oxizilor metalici cu acizii, două substanțe complexe - oxid și acid - își schimbă constituenții: atomii de oxigen - pentru reziduuri de acid, și atomii de hidrogen - pentru atomii de metal.

De exemplu, dacă oxidul de cupru (CuO) este combinat cu acid sulfuric H 2 SO 4 și este încălzit, se obține o soluție din care sulfatul de cupru poate fi izolat:

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

oxid de cupru + acid sulfuric → sulfat de cupru + apă

site-ul blogului, cu copierea completă sau parțială a materialului, este necesar un link către sursă.

În timpul reacțiilor chimice, altele sunt obținute din unele substanțe (nu trebuie confundate cu reacțiile nucleare, în care una element chimic se transformă în altul).

Orice reacție chimică este descrisă printr-o ecuație chimică:

Reactivi → Produse de reacție

Săgeata indică direcția reacției.

De exemplu:

În această reacție, metanul (CH4) reacționează cu oxigenul (O2), rezultând formarea de dioxid de carbon (CO2) și apă (H20), sau mai bine zis, vapori de apă. Așa se întâmplă în bucătăria dvs. când aprindeți arzătorul cu gaz. Ecuația trebuie citită astfel: o moleculă de gaz metan reacționează cu două molecule de oxigen gazos, rezultând o moleculă de dioxid de carbon și două molecule de apă (vapori de apă).

Se numesc numerele din fața componentelor unei reacții chimice coeficienții de reacție.

Reacțiile chimice sunt endotermic (cu absorbție de energie) și exoterm (cu eliberarea de energie). Arderea metanului este un exemplu tipic de reacție exotermă.

Există mai multe tipuri de reacții chimice. Cel mai comun:

• reacții compuse;
• reacții de descompunere;
• reacții de substituție unice;
• reacții de dublă substituție;
• reacții de oxidare;
• reacții redox.

Reacții compuse

În reacțiile compuse, cel puțin două elemente formează un produs:

2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t) - formarea sării de masă.

Ar trebui acordată atenție nuanței esențiale a reacțiilor compusului: în funcție de condițiile reacției sau de proporțiile reactanților care intră în reacție, pot rezulta produse diferite. De exemplu, în condiții normale de ardere a cărbunelui, se obține dioxid de carbon:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

Dacă cantitatea de oxigen este insuficientă, atunci se formează monoxid de carbon mortal:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)

Reacții de descompunere

Aceste reacții sunt, ca să spunem așa, în esență opuse reacțiilor compusului. Ca urmare a reacției de descompunere, substanța se descompune în două (3, 4 ...) elemente mai simple (compuși):

• 2H 2 O (l) → 2H 2 (g) + O 2 (g) - descompunerea apei
• 2H 2 O 2 (l) → 2H 2 (g) O + O 2 (g) - descompunerea peroxidului de hidrogen

Reacții de substituție unice

Ca rezultat al reacțiilor de substituție unice, elementul mai activ îl înlocuiește pe cel mai puțin activ din compus:

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

Zincul din soluția de sulfat de cupru deplasează cuprul mai puțin activ, rezultând o soluție de sulfat de zinc.

Gradul de activitate al metalelor prin creșterea activității:

• Cele mai active sunt metalele alcaline și alcalino-pământoase

Ecuația ionică a reacției de mai sus va fi:

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

Legătura ionică CuSO 4, atunci când este dizolvată în apă, se descompune într-un cation de cupru (încărcare 2+) și un anion sulfat (încărcare 2-). Ca urmare a reacției de substituție, se formează un cation de zinc (care are aceeași sarcină ca și cationul de cupru: 2-). Rețineți că anionul sulfat este prezent în ambele părți ale ecuației, deci poate fi abreviat prin toate regulile matematicii. Ca rezultat, obținem ecuația ion-moleculară:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Reacții de dublă substituție

În reacțiile de dublă substituție, doi electroni sunt înlocuiți. Astfel de reacții sunt, de asemenea, numite reacții de schimb... Astfel de reacții au loc în soluție cu formarea de:

• solid insolubil (reacție de precipitare);
• apă (reacție de neutralizare).

Reacții de precipitații

Când se amestecă o soluție de azotat de argint (sare) cu o soluție de clorură de sodiu, se formează clorură de argint:

Ecuația moleculară: KCl (p-p) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (t) + KNO 3 (p-p)

Ecuația ionică: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Ecuația ionului molecular: Cl - + Ag + → AgCl (s)

Dacă compusul este solubil, va fi ionic în soluție. Dacă compusul este insolubil, acesta va precipita formând un solid.

Reacții de neutralizare

Acestea sunt reacții de interacțiune între acizi și baze, în urma cărora se formează molecule de apă.

De exemplu, reacția amestecării unei soluții de acid sulfuric și a unei soluții de hidroxid de sodiu (leșie):

Ecuația moleculară: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (g)

Ecuația ionică: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (g)

Ecuație moleculară-ionică: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) sau H + + OH - → H 2 O (l)

Reacții de oxidare

Acestea sunt reacții de interacțiune a substanțelor cu oxigenul gazos din aer, în care, de regulă, o cantitate mare de energie este eliberată sub formă de căldură și lumină. O reacție tipică de oxidare este arderea. La începutul acestei pagini este reacția interacțiunii metanului cu oxigenul:

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

Metanul se referă la hidrocarburi (compuși de carbon și hidrogen). Când o hidrocarbură reacționează cu oxigenul, se eliberează multă energie termică.

Reacții redox

Acestea sunt reacții în care există un schimb de electroni între atomii reactanților. Reacțiile discutate mai sus sunt, de asemenea, reacții redox:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - reacție compusă
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - reacție de oxidare
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - reacție de substituție simplă

Reacțiile redox cu un număr mare de exemple de rezolvare a ecuațiilor prin metoda echilibrului electronic și metoda semireacției sunt descrise în secțiunea