У реакціях з'єднання можуть утворюватися. Введення в загальну хімію. В. Реакція між речовинами, в якій атоми простої речовини заміщають атоми одного з елементів у складній речовині

1. Реакції з'єднання. Д. І. Менделєєв визначав з'єднання як реакцію, «при якій з двох речовин відбувається одне. Отже, при реакціях з'єднання з декількох реагуючих речовин відносно простого складу виходить одна речовина більш складного складу

A + B + C = D

До реакцій сполуки відносять процеси горіння простих речовин (сірки, фосфору, вуглецю) на повітрі. Наприклад, вуглець горить на повітрі З + О2 \u003d СО2 (звичайно ця реакція протікає поступово, спочатку утворюється чадний газ СО). Як правило, ці реакції супроводжуються виділенням тепла, тобто призводять до утворення більш стійких і менш багатих енергією з'єднань - є екзотермічні.

Реакції з'єднання простих речовин завжди носять окислювально-відновний характер. Реакції з'єднання, що протікають між складними речовинами, можуть відбуватися як без зміни валентності

СаСО3 + СО2 + Н2О \u003d Са (НСО3) 2

так і ставитися до числа окислювально-відновних

2FеСl2 + Сl2 \u003d 2FеСl3.

2. Реакції розкладання. Хімічні реакції розкладання, по Менделєєву, «становлять випадки, зворотні з'єднанню, тобто такі, при яких одна речовина дає два, або, взагалі, дане число речовин - більше їх число.

Реакції розкладу призводять до утворення декількох з'єднань з одного складного речовини

А \u003d В + С + D

Продуктами розкладання складної речовини можуть бути як прості, так і складні речовини. Прикладом реакції розкладання може служити хімічна реакція розкладання крейди (або вапняку під впливом температури): СаСО3 \u003d СаО + СО2. Для проведення реакції розкладання, як правило, потрібно нагрівання. Такі процеси - ендотермічні, тобто протікають з поглинанням теплоти. З реакцій розкладання, що протікають без зміни валентних станів, слід зазначити розкладання кристалогідратів, підстав, кислот і солей кисневмісних кислот

CuSO4 5H2O \u003d CuSO4 + 5H2O,

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H2O,

H2SiO3 \u003d SiO2 + H2O.

До реакцій розкладання окислювально-відновного характеру відноситься розкладання оксидів, кислот і солей, утворених елементами в вищих ступенях окислення

2SO3 \u003d 2SO2 + O2,

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

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

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

Особливо характерні окисно-відновні реакції розкладання для солей азотної кислоти.

Реакції розкладу в органічній хімії, на відміну від реакцій розкладання в неорганічної хімії, мають свою специфіку. Їх можна розглядати як процеси, зворотні приєднання, оскільки в результаті найчастіше утворюються кратні зв'язку або цикли.

Реакції розкладу в органічній хімії звуться крекінгу

С18H38 \u003d С9H18 + С9H20

або дегідрірованія C4H10 \u003d C4H6 + 2H2.

У реакціях двох інших типів число реагентів дорівнює числу продуктів.

3. Реакції заміщення. Їх відмітна ознака - взаємодія простого речовини зі складним. Такі реакції є і в органічній хімії. Однак поняття «заміщення» в органіці ширше, ніж в неорганічної хімії. Якщо в молекулі вихідної речовини будь-якої атом або функціональна група замінюються на інший атом або групу, це теж реакції заміщення, хоча з точки зору неорганічної хімії процес виглядає як реакція обміну.

При реакціях заміщення зазвичай проста речовина взаємодіє зі складним, утворюючи інше проста речовина і інше складне А + ВС \u003d АВ + С

Наприклад, опустивши сталевий цвях в розчин мідного купоросу отримуємо залізний купорос (залізо витіснило мідь з її солі) Fe + CuSO4 \u003d FeSO4 + Cu.

Ці реакції в переважній більшості належать до окисно-відновних

2Аl + Fe2O3 \u003d 2Fе + Аl2О3,

Zn + 2НСl \u003d ZnСl2 + Н2,

2КВr + Сl2 \u003d 2КСl + Вr2,

2КСlO3 + l2 \u003d 2KlO3 + Сl2.

Приклади реакцій заміщення, що не супроводжуються зміною валентних станів атомів, вкрай нечисленні.

Слід зазначити реакцію двоокису кремнію з солями кисневмісних кислот, яким відповідають газоподібні або леткі ангідриди

СаСО3 + SiO2 \u003d СаSiO3 + СО2,

Са3 (РО4) 2 + ЗSiO2 \u003d ЗСаSiO3 + Р2О5.

Іноді ці реакції розглядають як реакції обміну

СН4 + Сl2 \u003d СН3Сl + НСl.

4. Реакції обміну (в тому числі і нейтралізації). Реакціями обміну називають реакції між двома з'єднаннями, які обмінюються між собою своїми складовими частинами

АВ + СD \u003d АD + СВ

Велике їх число протікає у водних розчинах. Прикладом хімічної реакції обміну може служити нейтралізація кислоти лугом

NaOH + HCl \u003d NaCl + Н2О.

Тут в реагентах (речовинах, що стоять зліва) іон водню із з'єднання HCl обмінюється з іоном натрію із з'єднання NaOH, в результаті чого утворюється розчин кухонної солі у воді.

Якщо при реакціях заміщення протікають окислювально-відновні процеси, то реакції обміну завжди відбуваються без зміни валентного стану атомів. Це найбільш поширена група реакцій між складними речовинами - оксидами, основами, кислотами та солями

ZnO + Н2SО4 \u003d ZnSО4 + Н2О,

AgNО3 + КВr \u003d АgВr + КNО3,

СrСl3 + ЗNаОН \u003d Сr (ОН) 3 + ЗNаСl.

Окремий випадок цих реакцій обміну - реакції нейтралізації

НСl + КОН \u003d КСl + Н2О.

Зазвичай ці реакції підкоряються законам хімічної рівноваги і протікають в тому напрямку, де хоча б одне з речовин видаляється зі сфери реакції у вигляді газоподібного, летючого речовини, осаду або малодиссоциирующие (для розчинів) з'єднання

NаНСО3 + НСl \u003d NаСl + Н2О + СО2,

Са (НСО3) 2 + Са (ОН) 2 \u003d 2СаСО3 ↓ + 2Н2О,

СН3СООNа + Н3РО4 \u003d СН3СООН + NаН2РО4.

Однак дуже багато реакції не вкладаються в наведену просту схему. Наприклад, хімічна реакція між перманганатом калію (марганцівкою) і йодидом натрію не може бути віднесена ні до одного із зазначених типів. Такі реакції, як правило, називають окисно відновні, наприклад

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

До окислювально-відновним в неорганічної хімії відносяться всі реакції заміщення і ті реакції розкладу і сполуки, в яких бере участь хоча б одне просте речовина. У більш узагальненому варіанті (вже з урахуванням і органічної хімії), все реакції за участю простих речовин. І, навпаки, до реакцій, що йдуть без зміни ступенів окислення елементів, що утворюють реагенти і продукти реакції, відносяться всі реакції обміну.

2. Класифікація реакцій по фазовим ознаками

Залежно від агрегатного стану реагуючих речовин розрізняють наступні реакції:

1. Газові реакції:

2. Реакції в розчинах:

NaОН (р-р) + НСl (p-p) \u003d NaСl (p-p) + Н2О (ж).

3. Реакції між твердими речовинами:

СаО (тв) + SiO2 (тв) \u003d СаSiO3 (тв).

3. Класифікація реакцій за кількістю фаз

Під фазою розуміють сукупність однорідних частин системи з однаковими фізичними і хімічними властивостями і відокремлених один від одного поверхнею розділу.

Багато процесів, без яких неможливо уявити наше життя (такі як дихання, травлення, фотосинтез і подібні до них), пов'язані з різними хімічними реакціями органічних сполук (І неорганічних). Давайте розглянемо основні їх види і більш детально зупинимося на процесі під назвою з'єднання (приєднання).

Що називається хімічною реакцією

Перш за все варто назвати загальну визначення цьому явищу. Під даним словосполученням маються на увазі різні реакції речовин різної складності, в результаті яких утворюються відмінні від вихідних продукти. Беруть участь в цьому процесі речовини називаються "реагенти".

На листі хімічна реакція органічних сполук (і неорганічних) записується за допомогою спеціалізованих рівнянь. Зовні вони трохи нагадують математичні приклади по складанню. Однак замість знака рівності ( "\u003d") використовуються стрілки ( "→" або "⇆"). Крім цього в правій частині рівняння іноді може бути більше речовин, ніж в лівій. Все, що знаходиться до стрілки, - це речовини до початку реакції (ліва частина формули). Все, що після неї (права частина), - з'єднання, що утворилися в результаті події хімічного процесу.

Як приклад хімічного рівняння можна розглянути води на водень і кисень під дією електричного струму: 2Н 2 О → 2Н 2 + О 2. Вода - це вихідний реагент, а кисень з воднем - продукти.

В якості ще одного, але вже більш складного прикладу хімічної реакції сполук можна розглянути явище, знайоме кожній господині, хоч раз випікати солодощі. Йдеться про гасінні харчової соди за допомогою столового оцту. Те, що відбувається дія ілюструється за допомогою такого рівняння: NaHCO 3 +2 СН3СООН → 2CH 3 COONa + СО 2 + Н 2 О. З нього ясно, що в процесі взаємодії бікарбонату натрію і оцту утворюється натрієва сіль оцтової кислоти, вода і вуглекислий газ.

За свій природі займає проміжне місце між фізичними і ядерними.

На відміну від перших, які беруть участь в хімічних реакціях з'єднання здатні змінювати свій склад. Тобто з атомів однієї речовини можна утворити кілька інших, як у вищезгаданому рівнянні розкладання води.

На відміну від ядерних реакцій хімічні торкається ядра атомів взаємодіючих речовин.

Які бувають види хімічних процесів

Розподіл реакцій з'єднань за видами відбувається за різними критеріями:

• Оборотність / незворотність.
• Наявність / відсутність каталізують речовин і процесів.
• За поглинанню / виділенню тепла (ендотермічна / екзотермічна реакції).
• За кількістю фаз: гомогенні / гетерогенні і дві гібридні їх різновиди.
• За зміною ступенів окислення взаємодіючих речовин.

Види хімічних процесів в за способом взаємодії

Цей критерій є особливим. З його допомогою виділяють чотири різновиди реакцій: сполучення, заміщення, розкладання (розщеплення) і обмін.

Назва кожної з них відповідає процесу, який вона описує. Тобто в об'єднуються, в заміщенні - змінюються на інші групи, в розкладанні з одного реагенту утворюється кілька, а в обміні учасники реакції змінюються між собою атомами.

Види процесів за способом взаємодії в органічній хімії

Незважаючи на велику складність, реакції органічних сполук відбуваються за тим же принципом, що і неорганічні. Однак вони мають дещо відмінні назви.

Так, реакції з'єднання і розкладання іменуються «приєднання», а також «відщеплення» (елімірованіе) і безпосередньо органічне розкладання (в цьому розділі хімії присутні два типи процесів розщеплення).

Інші реакції органічних сполук - це заміщення (назва не змінюється), перегрупування (обмін) і окислювально-відновні процеси. Незважаючи на схожість механізмів їх протікання, в органіці вони більш багатогранні.

Хімічна реакція сполуки

Розглянувши різні види процесів, в які вступають речовини в органічної та неорганічної хімії, варто зупинитися більш докладно саме на з'єднанні.

Дана реакція відрізняється від усіх інших тим, що, незалежно від кількості реагентів на її початку, в фіналі вони все з'єднуються в одне.

Як приклад можна згадати процес гасіння вапна: СаО + Н 2 О → Са (ОН) 2. В даному випадку відбувається реакція сполуки оксиду кальцію (негашеного вапна) з оксидом гідрогену (водою). В результаті утворюється гідроксид кальцію (гашене вапно) і виділяється тепла пара. До речі, це означає, що даний процес дійсно екзотермічний.

Рівняння реакції з'єднання

Схематично даний процес можна зобразити таким чином: А + БВ → АБВ. У цій формулі АБВ - це новостворене А - простий реагент, а БВ - варіант складної сполуки.

Варто зазначити, що ця формула характерна і для процесу приєднання та з'єднання.

Приклади реакції розглянутої - це взаємодія оксиду натрію і вуглекислого газу (NaO 2 + СО 2 (t 450-550 ° С) → Na 2 CO 3), а також оксиду сірки з киснем (2SO 2 + O 2 → 2SO 3).

Також між собою здатні реагувати кілька складних з'єднань: АБ + ВГ → АБВГ. Наприклад, все той же оксид натрію і оксид гідрогену: NaO 2 + Н 2 О → 2NaOH.

Умови протікання реакції в неорганічних сполуках

Як було показано в попередньому рівнянні, в аналізованих взаємодія здатні вступати речовини різного ступеня складності.

При цьому для простих реагентів неорганічного походження можливі окислювально-відновні реакції з'єднання (А + В → АБ).

Як приклад можна розглянути процес отримання тривалентного Для цього проводиться реакція сполуки між хлором і Ферум (залізом): 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3.

У разі якщо мова йде про взаємодію складних неорганічних речовин (АБ + ВГ → АБВГ), процеси в них здатні відбуватися, як впливаючи, так і не впливаючи на їх валентність.

Як ілюстрацію до цього варто розглянути приклад освіти гідрокарбонату кальцію з вуглекислого газу, оксиду гідрогену (води) і білого харчового барвника Е170 (карбонату кальцію): СО 2 + Н 2 О + СаСО 3 → Са (СО 3) 2. В даному випадку має місце класична реакція сполуки. При її здійсненні валентність реагентів не змінюється.

Трохи більш досконале (ніж перше) хімічне рівняння 2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3 є прикладом окислювально-відновного процесу при взаємодії простого і складного неорганічних реагентів: газу (хлору) і солі (хлориду заліза).

Види реакцій приєднання в органічній хімії

Як вже було зазначено в четвертому пункті, в речовинах органічного походження розглянута реакція іменується «приєднанням». Як правило, в ній беруть участь складні речовини з подвійною (або потрійний) зв'язком.

Наприклад, реакція між дібромом і етиленом, яка призводить до утворення 1,2-диброметану: (С 2 Н 4) СН 2 \u003d СН 2 + Br 2 → (C₂H₄Br₂) BrCH 2 - CH 2 Br. До речі, знаки схожі на одно і мінус ( "\u003d" і "-"), в даному рівнянні показують зв'язки між атомами складного речовини. Це особливість записи формул органічних речовин.

Залежно від того, які з з'єднань виступають в ролі реагентів, виділяються кілька різновидів даного процесу приєднання:

• Гідрування (додаються молекули гідрогену Н по кратному зв'язку).
• Гідрогалогенірованіе (приєднується галогеноводородами).
• Галогенування (додавання галогенів Br 2, Cl 2 і подібних).
• Полімеризація (утворення з декількох низькомолекулярних сполук речовин з високою молекулярною масою).

Приклади реакції приєднання (з'єднання)

Після перерахування різновидів даного процесу варто дізнатися на практиці деякі приклади реакції з'єднання.

В якості ілюстрації гідрування можна звернути увагу на рівняння взаємодії пропена з воднем, в результаті якого виникне пропан: (С 3 Н 6) СН 3-СН \u003d СН 2 + Н 2 → (С 3 Н 8) СН 3-СН 2-СН 3.

У органічної хімії реакція сполуки (приєднання) може відбуватися між соляною кислотою (неорганічне речовина) і етиленом з формуванням хлоретану: (С 2 Н 4) СН 2 \u003d СН 2 + HCl → CH 3 - CH 2 -Cl (C 2 H 5 Cl ). Представлене рівняння є прикладом гідрогалогенірованіе.

Що стосується галогенування, то його можна ілюструвати реакцією між дихлоро і етиленом, що веде до утворення 1,2-дихлоретану: (С 2 Н 4) СН 2 \u003d СН 2 + Cl 2 → (C₂H₄Cl₂) ClCH 2 -CH 2 Cl.

Безліч корисних речовин утворюється завдяки органічної хімії. Реакція сполуки (приєднання) молекул етилену з радикальним ініціатором полімеризації під впливом ультрафіолету - тому підтвердження: n СН 2 \u003d СН 2 (R і УФ-світло) → (СН 2-СН 2 -) n. Утворене таким способом речовина добре відомо кожній людині під ім'ям поліетилену.

З цього матеріалу виготовляються різні види упаковок, пакети, посуд, труби, утеплюють речовини і багато іншого. Особливістю даної речовини є і можливість його вторинної переробки. Своєю популярністю поліетилен зобов'язаний тому, що не розкладається, через що екологи негативно ставляться до нього. Однак в останні роки був знайдений спосіб безпечної утилізації виробів з поліетилену. Для цього матеріал обробляється азотною кислотою (HNO 3). Після чого окремі види бактерій здатні розкладати цю речовину на безпечні складові.

Реакція сполуки (приєднання) грає важливу роль в природі та житті людини. Крім цього, вона часто використовується вченими в лабораторіях, щоб синтезувати нові речовини для різних важливих досліджень.

ВИЗНАЧЕННЯ

хімічними реакція називають перетворення речовин, в яких відбувається зміна їх складу і (або) будови.

Найбільш часто під хімічними реакціями розуміють процес перетворення вихідних речовин (реагентів) в кінцеві речовини (продукти).

Хімічні реакції записуються за допомогою хімічних рівнянь, що містять формули вихідних речовин і продуктів реакції. Відповідно до закону збереження маси, число атомів кожного елемента в лівій і правій частинах хімічного рівняння однаково. Зазвичай формули вихідних речовин записують в лівій частині рівняння, а формули продуктів - в правій. Рівність числа атомів кожного елемента в лівій і правій частинах рівняння досягається розстановкою перед формулами речовин цілочисельних стехиометрических коефіцієнтів.

Хімічні рівняння можуть містити додаткові відомості про особливості перебігу реакції: температура, тиск, випромінювання і т.д., що вказується відповідним символом над (або «під») знаком рівності.

Всі хімічні реакції можуть бути згруповані в кілька класів, яким притаманні певні ознаки.

Класифікація хімічних реакцій за кількістю і складом вихідних і виникають речовин

Відповідно до цієї класифікації, хімічні реакції поділяються на реакції сполучення, розкладу, заміщення, обміну.

В результаті реакцій сполуки з двох або більше (складних або простих) речовин утворюється одна нова речовина. У загальному вигляді рівняння такої хімічної реакції буде виглядати наступним чином:

наприклад:

СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О \u003d Са (НСО 3) 2

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

2Mg + O 2 \u003d 2MgO.

2FеСl 2 + Сl 2 \u003d 2FеСl 3

Реакції з'єднання в більшості випадків екзотермічні, тобто протікають з виділенням тепла. Якщо в реакції беруть участь прості речовини, то такі реакції найчастіше є окислювально-відновними (ОВР), тобто протікають зі зміною ступенів окислення елементів. Однозначно сказати чи буде реакція сполуки між складними речовинами ставитися до ОВР не можна.

Реакції, в результаті яких з одного складного речовини утворюється кілька інших нових речовин (складних або простих) відносять до реакцій розкладання. У загальному вигляді рівняння хімічної реакції розкладання буде виглядати наступним чином:

наприклад:

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)

Більшість реакцій розкладання протікає при нагріванні (1,4,5). Можливо розкладання під дією електричного струму (2). Розкладання кристаллогидратов, кислот, основ і солей кисневмісних кислот (1, 3, 4, 5, 7) протікає без зміни ступенів окислення елементів, тобто ці реакції не відносяться до ОВР. До ОВР реакцій розкладання відноситься розкладання оксидів, кислот і солей, утворених елементами в вищих ступенях окислення (6).

Реакції розкладу зустрічаються і в органічній хімії, але під іншими назвами - крекінг (8), дегидрирование (9):

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

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

при реакціях заміщення проста речовина взаємодіє зі складним, утворюючи нове просте і нове складне речовина. У загальному вигляді рівняння хімічної реакції заміщення буде виглядати наступним чином:

наприклад:

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

Zn + 2НСl \u003d ZnСl 2 + Н 2 (2)

2КВr + Сl 2 \u003d 2КСl + Вr 2 (3)

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

СаСО 3 + SiO 2 \u003d СаSiO 3 + СО 2 (5)

Са 3 (РО 4) 2 + ЗSiO 2 \u003d ЗСаSiO 3 + Р 2 О 5 (6)

СН 4 + Сl 2 \u003d СН 3 Сl + НСl (7)

Реакції заміщення в своїй більшості є окислювально-відновними (1 - 4, 7). Приклади реакцій розкладання, в яких не відбувається зміни ступенів окислення нечисленні (5, 6).

реакціями обміну називають реакції, що протікають між складними речовинами, при яких вони обмінюються своїми складовими частинами. Зазвичай цей термін застосовують для реакцій за участю іонів, що знаходяться у водному розчині. У загальному вигляді рівняння хімічної реакції обміну буде виглядати наступним чином:

АВ + СD \u003d АD + СВ

наприклад:

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

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

NаНСО 3 + НСl \u003d NаСl + Н 2 О + СО 2 (3)

AgNО 3 + КВr \u003d АgВr ↓ + КNО 3 (4)

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

Реакції обміну не є окислювально-відновними. Окремий випадок цих реакцій обміну -реакція нейтралізації (реакції взаємодії кислот з лугами) (2). Реакції обміну протікають в тому напрямку, де хоча б одне з речовин видаляється зі сфери реакції у вигляді газоподібної речовини (3), осаду (4, 5) або малодиссоциирующие з'єднання, найчастіше води (1, 2).

Класифікація хімічних реакцій щодо змін ступенів окислення

Залежно від зміни ступенів окислення елементів, що входять до складу реагентів і продуктів реакції все хімічні реакції поділяються на окислювально-відновні (1, 2) і, що протікають без зміни ступеня окислення (3, 4).

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

Mg 0 - 2 e \u003d Mg 2+ (відновник)

З 4+ + 4e \u003d C 0 (окислювач)

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+ (відновник)

N 5 + + 3e \u003d N 2 + (окислювач)

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

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

Класифікація хімічних реакцій за тепловим ефектом

Залежно від того, чи виділяється або поглинається тепло (енергія) в ході реакції, все хімічні реакції умовно поділяють на екзо- - (1, 2) і ендотермічні (3), відповідно. Кількість тепла (енергії), що виділилася або поглинути в ході реакції називають тепловим ефектом реакції. Якщо в рівнянні вказано кількість виділилася або поглиненої теплоти, то такі рівняння називаються термохімічними.

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

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

N 2 + O 2 \u003d 2NO - 90,4 кДж (3)

Класифікація хімічних реакцій за направленням протікання реакції

У напрямку протікання реакції розрізняють оборотні (хімічні процеси, продукти яких здатні реагувати один з одним в тих же умовах, в яких вони отримані, з утворенням вихідних речовин) і незворотні (хімічні процеси, продукти яких не здатні реагувати один з одним з утворенням вихідних речовин ).

Для оборотних реакцій рівняння в загальному вигляді прийнято записувати в такий спосіб:

А + В ↔ АВ

наприклад:

СН3СООН + С 2 Н 5 ОН↔ Н 3 Соос 2 Н 5 + Н 2 О

Прикладами необоротних реакцій може бути такі реакції:

2КСlО 3 → 2КСl + ЗО 2

З 6 Н 12 О 6 + 6О 2 → 6СО 2 + 6Н 2 О

Свідченням незворотності реакції може служити виділення в якості продуктів реакції газоподібного речовини, осаду або малодиссоциирующие з'єднання, найчастіше води.

Класифікація хімічних реакцій за наявності каталізатора

З цієї точи зору виділяють каталітичні і некаталітичні реакції.

Каталізатором називають речовину, що прискорює хід хімічної реакції. Реакції, що протікають за участю каталізаторів, називаються каталітичними. Перебіг деяких реакцій взагалі неможливо без присутності каталізатора:

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

Нерідко один з продуктів реакції служить каталізатором, який пришвидшує цю реакцію (автокаталитические реакції):

MeO + 2HF \u003d MeF 2 + H 2 O, де Ме - метал.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

Хімічна реакція - це «перетворення» одного або декількох речовин в іншу речовину, з іншою будовою і хімічним складом. Вийшло речовина або речовини називають «продуктами реакції». При хімічних реакціях ядра і електрони утворюють нові сполуки (перерозподіляються), але їх кількість, не змінюється і ізотопний склад хімічних елементів залишається тим самим.

Всі хімічні реакції поділяються на прості і складні.

За кількістю і складом вихідних і отриманих речовин прості хімічні реакції можна поділити на кілька основних типів.

Реакції розкладу - це такі реакції, при яких з одного складного речовини виходить кілька інших речовин. При цьому, утворені речовини можуть бути і простими, і складними. Як правило, протікання хімічної реакції розкладання, необхідно нагрівання (це ендотермічний процес, поглинання теплоти).

Наприклад, при нагріванні порошку малахіту утворюються три нових речовини: оксид міді, вода і вуглекислий газ:

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

малахіт → оксид міді + вода + вуглекислий газ

Якби в природі відбувалися тільки реакції розкладання, то всі складні речовини, які можуть розкладатися, розклалися б і хімічні явища не змогли б більше здійснюватися. Але існують і інші реакції.

При реакціях з'єднання з декількох простих або складних речовин виходить одне складне речовина. Виходить, що реакції з'єднання є зворотними реакцій розкладання.

Наприклад, при нагріванні міді на повітрі, вона покривається чорним нальотом. Мідь перетворюється в оксид міді:

2Cu + O 2 \u003d 2CuO

мідь + кисень → оксид міді

Хімічні реакції між простим і складним речовинами, при яких атоми, складові проста речовина, заміщають атоми одного з елементів складної речовини, називаються реакціями заміщення.

Наприклад, якщо опустити в розчин хлориду міді (CuCl 2) залізний цвях, він (цвях) почне покриватися виділяється на його поверхні міддю. А розчин до кінця реакції з блакитного стає зеленуватим: замість хлориду міді в ньому тепер міститься хлорид заліза:

Fe + CuCl 2 \u003d Cu + FeCl 2

Залізо + хлорид міді → мідь + хлорид заліза

Атоми міді в хлориде міді замести атомами заліза.

Реакція обміну - це реакція, при якій два складних речовини обмінюються складовими частинами. Найчастіше такі реакції протікають у водних розчинах.

При реакціях оксидів металів з кислотами два складних речовини - оксид і кислота - обмінюються своїми складовими частинами: атоми кисню - на кислотні залишки, а атоми водню - на атоми металу.

Наприклад, якщо оксид міді (CuO) з'єднати з сірчаною кислотою H 2 SO 4 і нагріти, вийде розчин, з якого можна виділити сульфат міді:

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

оксид міді + сірчана кислота → сульфат міді + вода

blog.сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.

Під час хімічних реакцій з одних речовин виходять інші (не плутати з ядерними реакціями, в яких один хімічний елемент перетворюється в інший).

Будь-яка хімічна реакція описується хімічним рівнянням:

Реагенти → Продукти реакції

Стрілка вказує напрямок протікання реакції.

наприклад:

В даній реакції метан (СН 4) реагує з киснем (О2), в результаті чого утворюється діоксид вуглецю (СО 2) і вода (Н 2 О), а точніше - водяна пара. Саме така реакція відбувається на вашій кухні, коли ви підпалює газову конфорку. Читати рівняння слід так: одна молекула газоподібного метану вступає в реакцію з двома молекулами газоподібного кисню, в результаті виходить одна молекула діоксиду вуглецю і дві молекули води (водяної пари).

Числа, розташовані перед компонентами хімічної реакції, називаються коефіцієнтами реакції.

Хімічні реакції бувають ендотермічними (З поглинанням енергії) і екзотермічні (З виділенням енергії). Горіння метану - типовий приклад екзотермічної реакції.

Існує кілька видів хімічних реакцій. Найбільш розповсюджені:

• реакції з'єднання;
• реакції розкладання;
• реакції одинарного заміщення;
• реакції подвійного заміщення;
• реакції окислення;
• окислювально-відновні реакції.

реакції з'єднання

У реакціях з'єднання хоча б два елементи утворюють один продукт:

2Na (т) + Cl 2 (г) → 2NaCl (т) - освіту кухонної солі.

Слід звернути увагу на істотний нюанс реакцій сполуки: в залежності від умов протікання реакції або пропорцій реагентів, що вступають в реакцію, - її результатом можуть бути різні продукти. Наприклад, при нормальних умовах згоряння кам'яного вугілля виходить вуглекислий газ:
C (т) + O 2 (г) → CO 2 (г)

Якщо ж кількість кисню недостатньо, то утворюється смертельно небезпечний чадний газ:
2C (т) + O 2 (г) → 2CO (г)

реакції розкладу

Ці реакції є, як би, протилежними по суті, реакцій з'єднання. В результаті реакції розкладання речовина розпадається на два (3, 4 ...) простіших елемента (сполуки):

• 2H 2 O (ж) → 2H 2 (г) + O 2 (г) - розкладання води
• 2H 2 O 2 (ж) → 2H 2 (г) O + O 2 (г) - розкладання перекису водорда

Реакції одинарного заміщення

В результаті реакцій одинарного заміщення, більш активний елемент заміщає в з'єднанні менш активний:

Zn (т) + CuSO 4 (р-р) → ZnSO 4 (р-р) + Cu (т)

Цинк в розчині сульфату міді витісняє менш активну мідь, в результаті чого утворюється розчин сульфату цинку.

Ступінь активності металів за зростанням активності:

• Найбільш активними є лужні і лужноземельні метали

Іонне рівняння вищенаведеної реакції матиме вигляд:

Zn (т) + Cu 2+ + SO 4 2 → Zn 2+ + SO 4 2+ Cu (т)

Іонна зв'язок CuSO 4 при розчиненні в воді розпадається на катіон міді (заряд 2+) і аніон сульфату (заряд 2). В результаті реакції заміщення утворюється катіон цинку (який має такий же заряд, як і катіон міді: 2). Зверніть увагу, що аніон сульфату присутній в обох частинах рівняння, тобто, за всіма правилами математики його можна скоротити. У підсумку вийде іонно-молекулярне рівняння:

Zn (т) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (т)

Реакції подвійного заміщення

У реакціях подвійного заміщення відбувається заміщення вже двох електронів. Такі реакції ще називають реакціями обміну. Такі реакції проходять в розчині з утворенням:

• нерозчинного твердої речовини (реакції осадження);
• води (реакції нейтралізації).

реакції осадження

При змішуванні розчину нітрату срібла (сіль) з розчином хлориду натрію утворюється хлорид срібла:

Молекулярне рівняння: KCl (р-р) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (т) + KNO 3 (p-p)

Іонне рівняння: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (т) + K + + NO 3 -

Молекулярно-іонну рівняння: Cl - + Ag + → AgCl (т)

Якщо з'єднання розчинна, воно буде знаходитися в розчині в іонному вигляді. Якщо з'єднання нерозчинний, воно буде осідати, утворюючи тверду речовину.

реакції нейтралізації

Це реакції взаємодії кислот і підстав, в результаті яких утворюються молекули води.

Наприклад, реакція змішування розчину сірчаної кислоти і розчину гідроксиду натрію (лугу):

Молекулярне рівняння: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (ж)

Іонне рівняння: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (ж)

Молекулярно-іонну рівняння: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (ж) або H + + OH - → H 2 O (ж)

реакції окислення

Це реакції взаємодії речовин з газоподібним киснем, що знаходиться в повітрі, при яких, як правило, виділяється велика кількість енергії у вигляді тепла і світла. Типова реакція окислення - це горіння. На самому початку даної сторінки приведена реакція взаємодії метану з киснем:

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

Метан відноситься до вуглеводнів (з'єднання з вуглецю і водню). При реакції вуглеводнів з киснем виділяється багато теплової енергії.

Окислювально-відновні реакції

Це реакції при яких відбувається обмін електронами між атомами реагентів. Розглянуті вище реакції, також є окислювально-відновними реакціями:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - реакція сполуки
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - реакція окислення
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - реакція одинарного заміщення

Максимально докладно окислювально-відновні реакції з великою кількістю прикладів вирішення рівнянь методом електронного балансу і методом напівреакцій описані в розділі