أمثلة على التفاعلات غير المتجانسة في الكيمياء العضوية. تصنيف التفاعلات الكيميائية في الكيمياء العضوية وغير العضوية. الأحماض الكربوكسيلية. V. عن طريق المشاركة المحفزة

نوع التفاعل

مثال

لا تكون مصحوبة بتغييرات في التكوين

تعديلات تآصلية

ج (الجرافيت) ج (الماس)

مع التغيرات في تكوين المواد

مع إطلاق أو امتصاص الحرارة

مع تغير في حالة الأكسدة

تجاه

عن طريق التغيير في تكوين المرحلة

وفقا لاستخدام المحفز

الملحق 3

اكتب المعادلة الكيميائية الحرارية لتفاعل احتراق الميثان إذا كان من المعروف أن احتراق 5.6 لتر من هذا الغاز (n.s.) يطلق 225 كيلوجول من الحرارة.

عند دمج 18 g من الألومنيوم في الأكسجين، يتم إطلاق 547 kJ من الحرارة. اكتب معادلة كيميائية حرارية لهذا التفاعل.

تعريف

تفاعل كيميائيتسمى تحولات المواد التي يحدث فيها تغيير في تركيبها و (أو) بنيتها.

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

تتم كتابة التفاعلات الكيميائية باستخدام معادلات كيميائية تحتوي على صيغ المواد الأولية ومنتجات التفاعل. وفقا لقانون حفظ الكتلة فإن عدد ذرات كل عنصر في اليسار و الأجزاء الصحيحة معادلة كيميائيةنفس الشيء. عادة، يتم كتابة صيغ المواد الأولية على الجانب الأيسر من المعادلة، وصيغ المنتجات على اليمين. يتم تحقيق المساواة في عدد ذرات كل عنصر على الجانبين الأيمن والأيسر من المعادلة عن طريق وضع معاملات متكافئة صحيحة أمام صيغ المواد.

قد تحتوي المعادلات الكيميائية معلومات إضافيةحول خصائص التفاعل: درجة الحرارة، الضغط، الإشعاع، وما إلى ذلك، والتي يشار إليها بالرمز المقابل أعلى (أو "تحت") علامة التساوي.

يمكن تجميع جميع التفاعلات الكيميائية في عدة فئات، والتي لها خصائص معينة.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب عدد وتركيب المواد البادئة والناتجة

ووفقا لهذا التصنيف تنقسم التفاعلات الكيميائية إلى تفاعلات الاتصال والتحلل والإحلال والتبادل.

نتيجة ل ردود الفعل المركبةمن مادتين أو أكثر (معقدة أو بسيطة) تتكون مادة واحدة جديدة. في منظر عامتبدو معادلة هذا التفاعل الكيميائي كما يلي:

على سبيل المثال:

كربونات الكالسيوم 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

2Mg + O 2 = 2MgO.

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3

تفاعلات المركب تكون في معظم الحالات طاردة للحرارة، أي. المضي قدما في إطلاق الحرارة. إذا كان التفاعل يتضمن مواد بسيطة، فغالبًا ما تكون هذه التفاعلات تفاعلات الأكسدة والاختزال (ORR)، أي. تحدث مع تغيرات في حالات أكسدة العناصر. من المستحيل أن نقول بشكل لا لبس فيه ما إذا كان تفاعل المركب بين المواد المعقدة سيتم تصنيفه على أنه ORR.

التفاعلات التي تؤدي إلى تكوين عدة مواد جديدة أخرى (معقدة أو بسيطة) من مادة معقدة واحدة تصنف على أنها تفاعلات التحلل. بشكل عام، تبدو معادلة التفاعل الكيميائي للتحلل كما يلي:

على سبيل المثال:

كربونات الكالسيوم 3 كربونات الكالسيوم + ثاني أكسيد الكربون 2 (1)

2 ح 2 يا = 2 ح 2 + يا 2 (2)

CuSO 4 × 5H2O = CuSO4 + 5H2O (3)

Cu(OH) 2 = CuO + H2O (4)

H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O (5)

2SO 3 =2SO 2 + يا 2 (6)

(NH4) 2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 +4H2O (7)

تحدث معظم تفاعلات التحلل عند تسخينها (1،4،5). احتمال التحلل بسبب التعرض التيار الكهربائي(2). يحدث تحلل الهيدرات والأحماض والقواعد وأملاح الأحماض المحتوية على الأكسجين (1، 3، 4، 5، 7) دون تغيير حالات أكسدة العناصر، أي. لا ترتبط ردود الفعل هذه بـ ODD. تشمل تفاعلات تحلل ORR تحلل الأكاسيد والأحماض والأملاح، تشكلت من العناصرفي حالات الأكسدة العالية (6).

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

ج 18 ح 38 = ج 9 ح 18 + ج 9 ح 20 (8)

ج 4 ح 10 = ج 4 ح 6 + 2 ح 2 (9)

في تفاعلات الاستبدالتتفاعل مادة بسيطة مع مادة معقدة لتشكل مادة جديدة بسيطة ومادة جديدة معقدة. بشكل عام، تبدو معادلة تفاعل الاستبدال الكيميائي كما يلي:

على سبيل المثال:

2Al + Fe 2 O 3 = 2Fe + Al 2 O 3 (1)

Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2 (2)

2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2 (3)

2KlO3 + l2 = 2KlO3 + Cl2 (4)

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2 (5)

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3СаSiO 3 + P 2 O 5 (6)

CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + حمض الهيدروكلوريك (7)

معظم تفاعلات الاستبدال هي الأكسدة والاختزال (1 – 4، 7). أمثلة تفاعلات التحلل التي لا يحدث فيها أي تغيير في حالات الأكسدة قليلة (5، 6).

تبادل ردود الفعلهي تفاعلات تحدث بين مواد معقدة تتبادل فيها الأجزاء المكونة لها. عادةً ما يستخدم هذا المصطلح للتفاعلات التي تتضمن الأيونات الموجودة في محلول مائي. بشكل عام، تبدو معادلة تفاعل التبادل الكيميائي كما يلي:

AB + CD = AD + CB

على سبيل المثال:

CuO + 2HCl = CuCl 2 + H2O (1)

NaOH + حمض الهيدروكلوريك = NaCl + H2O (2)

NaHCO 3 + حمض الهيدروكلوريك = NaCl + H2O + CO2 (3)

AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)

CrCl 3 + ZNaON = Cr(OH) 3 ↓+ ZNaCl (5)

تفاعلات التبادل ليست الأكسدة والاختزال. وهناك حالة خاصة من تفاعلات التبادل هذه هي تفاعل التعادل (تفاعل الأحماض مع القلويات) (2). تستمر تفاعلات التبادل في الاتجاه الذي تتم فيه إزالة مادة واحدة على الأقل من مجال التفاعل في النموذج مادة غازية(3)، أو الرواسب (4، 5) أو مركب ضعيف التفكك، وغالبًا ما يكون الماء (1، 2).

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب التغيرات في حالات الأكسدة

اعتمادا على التغير في حالات الأكسدة للعناصر التي تشكل الكواشف ومنتجات التفاعل، تنقسم جميع التفاعلات الكيميائية إلى تفاعلات الأكسدة والاختزال (1، 2) وتلك التي تحدث دون تغيير حالة الأكسدة (3، 4).

2Mg + CO 2 = 2MgO + C (1)

Mg 0 - 2e = Mg 2+ (عامل اختزال)

C 4+ + 4e = C 0 (عامل مؤكسد)

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

Fe 2+ -e = Fe 3+ (عامل اختزال)

N 5+ +3e = N 2+ (عامل مؤكسد)

AgNO 3 + حمض الهيدروكلوريك = AgCl ↓ + HNO 3 (3)

Ca(OH) 2 + H2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H2O (4)

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب التأثير الحراري

اعتمادًا على ما إذا كانت الحرارة (الطاقة) يتم إطلاقها أو امتصاصها أثناء التفاعل، يتم تقسيم جميع التفاعلات الكيميائية تقليديًا إلى طاردة للحرارة (1، 2) وماصة للحرارة (3)، على التوالي. تسمى كمية الحرارة (الطاقة) المنطلقة أو الممتصة أثناء التفاعل بالتأثير الحراري للتفاعل. إذا كانت المعادلة تشير إلى كمية الحرارة المنبعثة أو الممتصة، فإن هذه المعادلات تسمى الكيمياء الحرارية.

N 2 + 3H 2 = 2NH 3 +46.2 كيلوجول (1)

2Mg + O 2 = 2MgO + 602.5 كيلوجول (2)

N 2 + O 2 = 2NO – 90.4 كيلوجول (3)

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب اتجاه التفاعل

بناءً على اتجاه التفاعل، يتم تمييز التفاعلات العكسية ( العمليات الكيميائيةالتي تكون منتجاتها قادرة على التفاعل مع بعضها البعض في نفس الظروف التي تم الحصول عليها فيها لتكوين المواد الأولية) ولا رجعة فيها (العمليات الكيميائية التي لا تستطيع منتجاتها التفاعل مع بعضها البعض لتكوين المواد الأولية).

بالنسبة للتفاعلات العكسية، عادة ما يتم كتابة المعادلة في الصورة العامة على النحو التالي:

أ + ب ↔ أ ب

على سبيل المثال:

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

تتضمن أمثلة التفاعلات التي لا رجعة فيها التفاعلات التالية:

2KlO 3 → 2Kl + ЗО 2

ج 6 ح 12 يا 6 + 6 يا 2 → 6CO 2 + 6 ح 2 يا

يمكن أن يكون الدليل على عدم رجعية التفاعل هو إطلاق مادة غازية، أو راسب، أو مركب ضعيف التفكك، غالبًا الماء، كمنتجات للتفاعل.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب وجود المحفز

ومن وجهة النظر هذه، يتم التمييز بين التفاعلات الحفزية وغير الحفزية.

المحفز هو مادة تعمل على تسريع تقدم التفاعل الكيميائي. تسمى التفاعلات التي تحدث بمشاركة المحفزات بالتفاعلات الحفزية. بعض التفاعلات لا يمكن أن تحدث على الإطلاق دون وجود عامل محفز:

2H2O2 = 2H2O + O2 (محفز MnO2)

غالبًا ما يعمل أحد منتجات التفاعل كمحفز يعمل على تسريع هذا التفاعل (تفاعلات التحفيز الذاتي):

MeO+ 2HF = MeF 2 + H 2 O، حيث Me فلز.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

تصنيف التفاعلات الكيميائية في الكيمياء العضوية وغير العضوية

التفاعلات الكيميائية، أو الظواهر الكيميائية، هي عمليات تتشكل نتيجة لها من بعض المواد مواد أخرى تختلف عنها في التركيب و (أو) البنية.

أثناء التفاعلات الكيميائية، يحدث بالضرورة تغير في المواد، حيث تنكسر الروابط القديمة وتتشكل روابط جديدة بين الذرات.

يجب التمييز بين التفاعلات الكيميائية التفاعلات النووية.نتيجة لتفاعل كيميائي الرقم الإجماليولا تتغير ذرات كل عنصر كيميائي وتركيبته النظائرية. أما التفاعلات النووية فهي أمر آخر - عمليات تحول النوى الذرية نتيجة تفاعلها مع النوى الأخرى أو الجسيمات الأوليةعلى سبيل المثال، تحويل الألومنيوم إلى المغنيسيوم:

$↙(13)↖(27)(آل)+ ()↙(1)↖(1)(H)=()↙(12)↖(24)(ملغ)+()↙(2)↖(4 )(هو)$

تصنيف التفاعلات الكيميائية متعدد الأوجه، أي. يمكن أن يعتمد على ميزات مختلفة. ولكن أي من هذه الخصائص يمكن أن تشمل التفاعلات بين المواد غير العضوية والعضوية.

دعونا نفكر في تصنيف التفاعلات الكيميائية وفقًا لمعايير مختلفة.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب عدد المواد المتفاعلة وتركيبها. التفاعلات التي تحدث دون تغيير في تركيب المادة

في الكيمياء غير العضوية، تشمل هذه التفاعلات عمليات الحصول على تعديلات تآصلية لعنصر كيميائي واحد، على سبيل المثال:

$С_((جرافيت))⇄С_((الماس))$

$S_((المعيني))⇄S_((أحادي الميل))$

$Р_((أبيض))⇄Р_((أحمر))$

$Sn_((قصدير أبيض))⇄Sn_((قصدير رمادي))$

$3О_(2(أكسجين))⇄2О_(3(أوزون))$.

في الكيمياء العضوية، يمكن أن يشمل هذا النوع من التفاعل تفاعلات الأيزومرة، التي تحدث دون تغيير ليس فقط في التركيب النوعي، ولكن أيضًا في التركيب الكمي لجزيئات المواد، على سبيل المثال:

1. ايزومرة الألكانات.

إن تفاعل الأيزومرة للألكانات له أهمية عملية كبيرة، لأنه الهيدروكربونات ذات البنية المتساوية لديها قدرة أقل على الانفجار.

2. ايزومرة الألكينات.

3. إيزومرة الألكين(رد فعل أ. إي. فافورسكي).

4. ايزومرة الهالوكانات(إي فافورسكي).

5. إيزومرة سيانات الأمونيوم بالتسخين.

تم تصنيع اليوريا لأول مرة بواسطة F. Wöhler في عام 1882 عن طريق أيزومرة سيانات الأمونيوم عند تسخينها.

التفاعلات التي تحدث مع تغير في تركيب المادة

يمكن تمييز أربعة أنواع من هذه التفاعلات: التركيب والتحلل والاستبدال والتبادل.

1. التفاعلات المركبة- هي التفاعلات التي تتشكل فيها مادة معقدة واحدة من مادتين أو أكثر.

في الكيمياء غير العضوية، يمكن النظر في المجموعة الكاملة للتفاعلات المركبة باستخدام مثال تفاعلات إنتاج حمض الكبريتيك من الكبريت:

1) الحصول على أكسيد الكبريت (IV):

$S+O_2=SO_2$ - تتكون المادة المعقدة من مادتين بسيطتين؛

2) الحصول على أكسيد الكبريت (VI):

$2SO_2+O_2(⇄)↖(t,p,cat.)2SO_3$ - تتكون مادة معقدة واحدة من مواد بسيطة ومعقدة؛

3) الحصول على حامض الكبريتيك:

$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ - مادتان معقدتان تشكلان مادة معقدة واحدة.

مثال على التفاعل المركب الذي تتشكل فيه مادة معقدة واحدة من أكثر من مادتين أوليتين هو المرحلة النهائية لإنتاج حمض النيتريك:

$4NO_2+O_2+2H_2O=4HNO_3$.

في الكيمياء العضوية، تسمى تفاعلات الانضمام عادةً تفاعلات الإضافة. يمكن النظر في مجموعة كاملة من هذه التفاعلات باستخدام مثال كتلة من التفاعلات التي تميز خصائص المواد غير المشبعة، على سبيل المثال الإيثيلين:

1) تفاعل الهدرجة - إضافة الهيدروجين:

$CH_2(=)↙(الإيثين)CH_2+H_2(→)↖(ني,t°)CH_3(-)↙(الإيثان)CH_3;$

2) تفاعل الماء - إضافة الماء:

$CH_2(=)↙(إيثين)CH_2+H_2O(→)↖(H_3PO_4,t°)(C_2H_5OH)↙(إيثانول);$

3) تفاعل البلمرة:

$(nCH_2=CH_2)↙(إيثيلين)(→)↖(p,cat.,t°)((-CH_2-CH_2-)_n)↙(بولي إيثيلين)$

2. تفاعلات التحلل- هي تفاعلات تتكون فيها عدة مواد جديدة من مادة معقدة واحدة.

في الكيمياء غير العضوية، يمكن النظر في مجموعة كاملة من هذه التفاعلات باستخدام مثال كتلة من التفاعلات لإنتاج الأكسجين بالطرق المخبرية:

1) تحلل أكسيد الزئبق (II):

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$ - يتكون اثنان من العناصر البسيطة من مادة واحدة معقدة؛

2) تحلل نترات البوتاسيوم :

$2KNO_3(→)↖(t°)2KNO_2+O_2$ - من مادة معقدة واحدة تتشكل مادة بسيطة ومركبة واحدة؛

3) تحلل برمنجنات البوتاسيوم:

$2KMnO_4(→)↖(t°)K_2MnO_4+MnO_2+O_2$ - من مادة معقدة واحدة يتم تشكيل اثنتين معقدتين وواحدة بسيطة، أي. ثلاث مواد جديدة.

في الكيمياء العضوية، يمكن اعتبار تفاعلات التحلل باستخدام مثال كتلة من التفاعلات لإنتاج الإيثيلين في المختبر والصناعة:

1) تفاعل الجفاف (إزالة الماء) من الإيثانول:

$C_2H_5OH(→)↖(H_2SO_4,t°)CH_2=CH_2+H_2O;$

2) تفاعل نزع الهيدروجين (إزالة الهيدروجين) للإيثان:

$CH_3—CH_3(→)↖(Cr_2O_3,500 درجة مئوية)CH_2=CH_2+H_2;$

3) تفاعل تكسير البروبان:

$CH_3-CH_2CH_3(→)↖(t°)CH_2=CH_2+CH_4.$

3. ردود الفعل الاستبدال- هي تفاعلات تحل فيها ذرات مادة بسيطة محل ذرات عنصر في مادة معقدة.

في الكيمياء غير العضوية، مثال على هذه العمليات هو كتلة من التفاعلات التي تميز خصائص المعادن، على سبيل المثال:

1) تفاعل الفلزات القلوية والقلوية الأرضية مع الماء:

$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2$

2) تفاعل المعادن مع الأحماض في المحلول:

$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2$;

3) تفاعل المعادن مع الأملاح في المحلول :

$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$

4) الحرارة المعدنية:

$2Al+Cr_2O_3(→)↖(t°)Al_2O_3+2Cr$.

إن موضوع دراسة الكيمياء العضوية ليس مواد بسيطة، بل مركبات فقط. لذلك، كمثال على تفاعل الاستبدال، نقدم الخاصية الأكثر تميزًا للمركبات المشبعة، وخاصة الميثان، وهي قدرة ذرات الهيدروجين الموجودة فيه على استبدال ذرات الهالوجين:

$CH_4+Cl_2(→)↖(hν)(CH_3Cl)↙(كلوروميثان)+HCl$,

$CH_3Cl+Cl_2→(CH_2Cl_2)↙(ثنائي كلورو ميثان)+HCl$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→(CHCl_3)↙(ثلاثي كلورو ميثان)+HCl$,

$CHCl_3+Cl_2→(CCl_4)↙(رابع كلوريد الكربون)+HCl$.

مثال آخر هو البرومة مركب عطري(البنزين والتولوين والأنيلين):

دعونا ننتبه إلى خصوصية تفاعلات الاستبدال في المواد العضوية: نتيجة لمثل هذه التفاعلات، لا تتشكل مادة بسيطة ومعقدة، كما هو الحال في الكيمياء غير العضوية، ولكن مادتين معقدتين.

في الكيمياء العضوية، تتضمن تفاعلات الاستبدال أيضًا بعض التفاعلات بين مادتين معقدتين، على سبيل المثال، نترات البنزين:

$C_6H_6+(HNO_3)↙(البنزين)(→)↖(H_2SO_4(conc.),t°)(C_6H_5NO_2)↙(النيتروبنزين)+H_2O$

إنه رد فعل تبادلي رسميًا. حقيقة أن هذا رد فعل استبدالي تصبح واضحة فقط عند النظر في آليته.

4. تبادل ردود الفعل- هذه هي التفاعلات التي يتم فيها تبادل مادتين معقدتين الأجزاء المكونة لهما.

تميز هذه التفاعلات خصائص الإلكتروليتات وفي المحاليل تتم وفقًا لقاعدة بيرثوليت، أي. فقط إذا كانت النتيجة هي تكوين راسب أو غاز أو مادة متفككة قليلاً (على سبيل المثال، $H_2O$).

في الكيمياء غير العضوية، يمكن أن يكون هذا عبارة عن كتلة من التفاعلات التي تميز، على سبيل المثال، خصائص القلويات:

1) تفاعل التعادل الذي يحدث مع تكوين الملح والماء:

$NaOH+HNO_3=NaNO_3+H_2O$

أو في الشكل الأيوني:

$OH^(-)+H^(+)=H_2O$;

2) التفاعل بين القلويات والملح الذي يحدث مع تكوين الغاز:

$2NH_4Cl+Ca(OH)_2=CaCl_2+2NH_3+2H_2O$

أو في الشكل الأيوني:

$NH_4^(+)+OH^(-)=NH_3+H_2O$;

3) التفاعل بين القلويات والملح الذي يحدث مع تكوين راسب:

$CuSO_4+2KOH=Cu(OH)_2↓+K_2SO_4$

أو في الشكل الأيوني:

$Cu^(2+)+2OH^(-)=Cu(OH)_2↓$

في الكيمياء العضوية، يمكننا أن نعتبر مجموعة من التفاعلات التي تميز، على سبيل المثال، خصائص حمض الأسيتيك:

1) التفاعل الذي يحدث مع تكوين إلكتروليت ضعيف - $H_2O$:

$CH_3COOH+NaOH⇄NaCH_3COO+H_2O$

$CH_3COOH+OH^(-)⇄CH_3COO^(-)+H_2O$;

2) التفاعل الذي يحدث مع تكوين الغاز:

$2CH_3COOH+CaCO_3=2CH_3COO^(-)+Ca^(2+)+CO_2+H_2O$;

3) التفاعل الذي يحدث مع تكوين الراسب:

$2CH_3COOH+K_2SiO_3=2KCH_3COO+H_2SiO_3↓$

$2CH_3COOH+SiO_3^(−)=2CH_3COO^(−)+H_2SiO_3↓$.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب التغيرات في حالات أكسدة العناصر الكيميائية المكونة للمواد

التفاعلات التي تحدث مع تغير حالات أكسدة العناصر، أو تفاعلات الأكسدة والاختزال.

وتشمل هذه العديد من التفاعلات، بما في ذلك جميع تفاعلات الاستبدال، بالإضافة إلى تفاعلات التجميع والتحلل التي تحتوي على مادة بسيطة واحدة على الأقل، على سبيل المثال:

1.$(ملغ)↖(0)+(2H)↖(+1)+SO_4^(-2)=(ملغ)↖(+2)SO_4+(H_2)↖(0)$

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(عامل اختزال)(→)↖(أكسدة)(Mg)↖(+2)$

$((2H)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(المؤكسد)(→)↖(تقليل)(H_2)↖(0)$

2.$(2 ملغ)↖(0)+(O_2)↖(0)=(2 ملغ)↖(+2)(O)↖(-2)$

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(عامل اختزال)(→)↖(أكسدة)(Mg)↖(+2)|4|2$

$((O_2)↖(0)+4(e)↖(-))↙(المؤكسد)(→)↖(تقليل)(2O)↖(-2)|2|1$

كما تتذكر، يتم تجميع تفاعلات الأكسدة والاختزال المعقدة باستخدام طريقة توازن الإلكترون:

$(2Fe)↖(0)+6H_2(S)↖(+6)O_(4(k))=(Fe_2)↖(+3)(SO_4)_3+3(S)↖(+4)O_2+ 6H_2O $

$((Fe)↖(0)-3(e)↖(-))↙(عامل اختزال)(→)↖(أكسدة)(Fe)↖(+3)|2$

$((S)↖(+6)+2(e)↖(-))↙(مؤكسد)(→)↖(تقليل)(S)↖(+4)|3$

في الكيمياء العضوية، من الأمثلة الصارخة على تفاعلات الأكسدة والاختزال خصائص الألدهيدات:

1. يتم اختزال الألدهيدات إلى الكحولات المقابلة:

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(H_2)↖(0))↙(\text"اسيتيكالديهايد") ( →)↖(ني،t°)(CH_3-(C)↖(-1)(H_2)↖(+1)(O)↖(-2)(H)↖(+1))↙(\text " الكحول الإيثيلي")$

$((C)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(المؤكسد)(→)↖(تقليل)(C)↖(-1)|1$

$((H_2)↖(0)-2(e)↖(-))↙(عامل اختزال)(→)↖(أكسدة)2(H)↖(+1)|1$

2. تتأكسد الألدهيدات إلى الأحماض المقابلة:

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(Ag_2)↖(+1)(O)↖(-2)) ↙(\نص "اسيتيكالديهايد"))(→)↖(t°)(CH_3-(Ag)↖(0)(C)↖(+3)(O)↖(-2)(OH)↖(-2 +1)+2(Ag)↖(0)↓)↙(\text"الكحول الإيثيلي")$

$((C)↖(+1)-2(e)↖(-))↙(عامل اختزال)(→)↖(أكسدة)(C)↖(+3)|1$

$(2(Ag)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(مؤكسد)(→)↖(تقليل)2(Ag)↖(0)|1$

التفاعلات التي تحدث دون تغيير حالات الأكسدة للعناصر الكيميائية.

وتشمل هذه، على سبيل المثال، جميع تفاعلات التبادل الأيوني، وكذلك:

• العديد من التفاعلات المركبة:

$Li_2O+H_2O=2LiOH;$

• العديد من تفاعلات التحلل:

$2Fe(OH)_3(→)↖(t°)Fe_2O_3+3H_2O;$

• تفاعلات الأسترة:

$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب التأثير الحراري

بناءً على التأثير الحراري، تنقسم التفاعلات إلى طاردة للحرارة وماصة للحرارة.

التفاعلات الطاردة للحرارة.

تحدث هذه التفاعلات مع إطلاق الطاقة.

وتشمل هذه جميع التفاعلات المركبة تقريبًا. الاستثناء النادر هو التفاعل الماص للحرارة لتخليق أكسيد النيتريك (II) من النيتروجين والأكسجين وتفاعل غاز الهيدروجين مع اليود الصلب:

$N_2+O_2=2NO - س$،

$H_(2(g))+I(2(t))=2HI - Q$.

تصنف التفاعلات الطاردة للحرارة التي تحدث مع إطلاق الضوء على أنها تفاعلات احتراق، على سبيل المثال:

$4P+5O_2=2P_2O_5+Q,$

$CH_4+2O_2=CO_2+2H_2O+Q$.

تعتبر هدرجة الإيثيلين مثالاً على التفاعل الطارد للحرارة:

$CH_2=CH_2+H_2(→)↖(حزب العمال)CH_3-CH_3+Q$

يعمل في درجة حرارة الغرفة.

ردود الفعل الماصة للحرارة

تحدث هذه التفاعلات مع امتصاص الطاقة.

من الواضح أن هذه تشمل جميع تفاعلات التحلل تقريبًا، على سبيل المثال:

أ) تكليس الحجر الجيري:

$CaCO_3(→)↖(t°)CaO+CO_2-Q;$

ب) تكسير البوتان:

تسمى كمية الطاقة المنطلقة أو الممتصة نتيجة للتفاعل التأثير الحراري للتفاعل، وتسمى معادلة التفاعل الكيميائي الدالة على هذا التأثير المعادلة الكيميائية الحرارية، على سبيل المثال:

$H_(2(g))+Cl_(2(g))=2HCl_((g))+92.3 كيلوجول,$

$N_(2(g))+O_(2(g))=2NO_((g)) - 90.4 كيلوجول$.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب حالة تجمع المواد المتفاعلة (تكوين الطور)

ردود الفعل غير المتجانسة.

هذه هي التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ومنتجات التفاعل في حالات تجميع مختلفة (في مراحل مختلفة):

$2Al_((t))+3CuCl_(2(sol))=3Cu_((t))+2AlCl_(3(sol))$,

$CaC_(2(t))+2H_2O_((l))=C_2H_2+Ca(OH)_(2(حل))$.

ردود فعل متجانسة.

هذه هي التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ومنتجات التفاعل في نفس حالة التجميع (في نفس المرحلة):

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب مشاركة المحفز

التفاعلات غير التحفيزية.

تحدث تفاعلات غير محفزة دون مشاركة محفز:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$,

$C_2H_4+3O_2(→)↖(t°)2CO_2+2H_2O$.

ردود الفعل المحفزة.

التفاعلات التحفيزية جارية بمشاركة محفز:

$2KClO_3(→)↖(MnO_2,t°)2KCl+3O_2,$

$(C_2H_5OH)↙(الإيثانول)(→)↖(H_2SO-4,t°)(CH_2=CH_2)↙(الإيثين)+H_2O$

نظرًا لأن جميع التفاعلات البيولوجية التي تحدث في خلايا الكائنات الحية تحدث بمشاركة محفزات بيولوجية خاصة ذات طبيعة بروتينية - الإنزيمات، فهي جميعها محفزة أو، بشكل أكثر دقة، الأنزيمية.

وتجدر الإشارة إلى أن أكثر من 70% من الصناعات الكيميائية تستخدم المواد الحفازة.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب الاتجاه

ردود فعل لا رجعة فيها.

ردود فعل لا رجعة فيها تتدفق في ظل هذه الظروف في اتجاه واحد فقط.

وتشمل هذه جميع تفاعلات التبادل المصحوبة بتكوين راسب أو غاز أو مادة متفككة قليلاً (الماء)، وجميع تفاعلات الاحتراق.

ردود فعل عكسية.

تتم التفاعلات العكسية في ظل هذه الظروف في وقت واحد في اتجاهين متعاكسين.

الغالبية العظمى من ردود الفعل هذه هي.

في الكيمياء العضوية، تنعكس علامة الانعكاس من خلال متضادات العمليات:

• الهدرجة - نزع الهيدروجين.
• الماء - الجفاف.
• البلمرة - إزالة البلمرة.

جميع تفاعلات الأسترة (العملية المعاكسة، كما تعلمون، تسمى التحلل المائي) والتحلل المائي للبروتين قابلة للعكس، استرات، الكربوهيدرات، متعدد النيوكليوتيدات. الرجوع إلى الوراء هو الأساس العملية الأكثر أهميةفي الكائن الحي - التمثيل الغذائي.

1) تعتمد العلامة الأولى للتصنيف على التغير في حالة الأكسدة للعناصر المكونة للكواشف والمنتجات.
أ) الأكسدة

FeS 2 + 18HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 2H 2 SO 4 + 15NO 2 + 7H 2 O
ب) دون تغيير حالة الأكسدة

CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O
الأكسدة والاختزالتسمى تفاعلات مصحوبة بتغير في حالات أكسدة العناصر الكيميائية التي تشكل الكواشف. تشمل تفاعلات الأكسدة والاختزال في الكيمياء غير العضوية جميع تفاعلات الاستبدال وتفاعلات التحلل والتفاعلات المركبة التي تتضمن مادة بسيطة واحدة على الأقل. التفاعلات التي تحدث دون تغيير حالات الأكسدة للعناصر التي تشكل المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل تشمل جميع تفاعلات التبادل.

2) يتم تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب طبيعة العملية أي حسب عدد الكواشف والمنتجات وتركيبها.
- التفاعلات المركبة أو الإضافيةالكيمياء غير العضوية.
من أجل الخضوع لرد فعل بالإضافة، جزيء عضوييجب أن يكون له رابطة (أو دورة) متعددة، وسيكون هذا الجزيء هو الجزيء الرئيسي (الركيزة). جزيء أبسط (في كثير من الأحيان مادة غير عضوية، الكاشف) تتم إضافته في موقع انقسام الروابط المتعددة أو فتح الحلقة.

NH 3 + حمض الهيدروكلوريك = NH 4 Cl

CaO + CO2 = CaCO3

- تفاعلات التحلل .
يمكن اعتبار تفاعلات التحلل بمثابة عمليات عكسية للجمع.

C 2 H 5 Br = C 2 H 4 + HBr

زئبق (NO 3) 2 = زئبق + 2NO 2 + O 2

- ردود الفعل الاستبدال.
هُم السمة المميزة- تفاعل مادة بسيطة مع مادة معقدة. توجد مثل هذه التفاعلات أيضًا في الكيمياء العضوية.
ومع ذلك، فإن مفهوم "الاستبدال" في الكيمياء العضوية أوسع منه في الكيمياء غير العضوية. إذا تم استبدال أي ذرة أو مجموعة وظيفية في جزيء المادة الأصلية بذرة أو مجموعة أخرى، فهذه أيضًا تفاعلات استبدال، على الرغم من أن العملية تبدو من وجهة نظر الكيمياء غير العضوية وكأنها تفاعل تبادل.

Zn + CuSO 4 = Cu + ZnSO 4

النحاس + 4HNO 3 = النحاس (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
- التبادل (بما في ذلك التحييد).

CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O

بوكل + AgNO3 = AgCl¯ + KNO3

3) إذا أمكن، التدفق في الاتجاه المعاكس - قابل للعكس ولا رجعة فيه.

4) حسب نوع انقسام الرابطة - متجانس (كسر متساوي، كل ذرة تستقبل إلكترونًا واحدًا) ومغايرًا (كسر غير متساوٍ - تحصل كل ذرة على زوج من الإلكترونات)

5) عن طريق التأثير الحراري
طاردة للحرارة (توليد الحرارة) وماصة للحرارة (امتصاص الحرارة). ستكون التفاعلات المركبة عمومًا تفاعلات طاردة للحرارة وستكون تفاعلات التحلل ماصة للحرارة. الاستثناء النادر هو تفاعل النيتروجين مع الأكسجين - ماص للحرارة:
N2 + O2 → 2NO – س

6) حسب المرحلة
أ) متجانسة (المواد المتجانسة في مرحلة واحدة، على سبيل المثال g-g، التفاعلات في المحاليل)
ب) غير متجانسة (ms، g-tv، w-tv، التفاعلات بين السوائل غير القابلة للامتزاج)

7) حول استخدام المحفز. المحفز هو مادة تعمل على تسريع التفاعل الكيميائي.
أ) المحفزات (بما في ذلك الأنزيمية) - فهي لا تعمل عمليا دون استخدام المحفز.
ب) غير محفز.

يتم تصنيف التفاعلات الكيميائية في الكيمياء العضوية وغير العضوية على أساس خصائص التصنيف المختلفة، والتي ترد معلومات عنها في الجدول أدناه.

لا رجعة فيههي تفاعلات تحدث فقط في الاتجاه الأمامي وينتج عنها تكوين منتجات لا تتفاعل مع بعضها البعض. تشمل التفاعلات التي لا رجعة فيها تفاعلات كيميائية تؤدي إلى تكوين مركبات منفصلة قليلاً وإطلاق كمية كبيرةالطاقة، وكذلك تلك التي تخرج فيها المنتجات النهائية من مجال التفاعل في شكل غازي أو في شكل راسب، على سبيل المثال:

حمض الهيدروكلوريك + NaOH = NaCl + H2O

2Ca + O2 = 2CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

تفريغهي تفاعلات كيميائية تحدث عند درجة حرارة معينة في وقت واحد وفي اتجاهين متعاكسين وبسرعات مماثلة. عند كتابة معادلات لمثل هذه التفاعلات، يتم استبدال علامة التساوي بأسهم موجهة بشكل معاكس. أبسط مثال رد فعل عكسيهو تصنيع الأمونيا من تفاعل النيتروجين والهيدروجين:

ن 2 +3 ح 2 ↔2 نه 3

حسب نوع التمزق الرابطة الكيميائيةفي الجزيء الأصلي، يتم تمييز التفاعلات المتجانسة والمغايرة.

متجانستسمى التفاعلات التي، نتيجة لكسر الروابط، تتشكل جزيئات لها إلكترون غير متزاوج - جذور حرة.

غير متجانسهي تفاعلات تحدث من خلال تكوين الجزيئات الأيونية - الكاتيونات والأنيونات.

متطرف(السلسلة) هي تفاعلات كيميائية تتضمن الجذور، على سبيل المثال:

CH 4 + Cl 2 hv → CH 3 Cl + حمض الهيدروكلوريك

أيونيهي التفاعلات الكيميائية التي تحدث بمشاركة الأيونات، على سبيل المثال:

بوكل + AgNO3 = KNO3 + AgCl↓

التفاعلات الكهربية هي تفاعلات مغايرة للمركبات العضوية مع محبي الكهربية - وهي جزيئات تحمل شحنة موجبة كاملة أو جزئية. وهي مقسمة إلى تفاعلات الاستبدال الكهربي والإضافة الكهربي، على سبيل المثال:

C 6 H 6 + Cl 2 FeCl3 → C 6 H 5 Cl + حمض الهيدروكلوريك

H 2 C = CH 2 + Br 2 → BrCH 2 –CH 2 Br

التفاعلات المحبة للنواة هي تفاعلات مغايرة للمركبات العضوية مع النيوكليوفيلات - وهي جزيئات تحمل شحنة سالبة كاملة أو جزئية. وتنقسم إلى تفاعلات الاستبدال النيوكليوفيلية وتفاعلات الإضافة النيوكليوفيلية، على سبيل المثال:

CH3Br + NaOH → CH3OH + NaBr

CH 3 C(O)H + C 2 H 5 OH → CH 3 CH(OC 2 H 5) 2 + H 2 O
طاردة للحرارةتسمى التفاعلات الكيميائية التي تحدث مع إطلاق الحرارة. رمز التغير في المحتوى الحراري (المحتوى الحراري) ΔH، و التأثير الحراريردود الفعل س. ل ردود الفعل الطاردة للحرارةس > 0، وΔH< 0.

ماص للحرارةهي تفاعلات كيميائية تنطوي على امتصاص الحرارة. للتفاعلات الماصة للحرارة س< 0, а ΔH > 0.

متجانستسمى التفاعلات التي تحدث في وسط متجانس .

غير متجانسةهي تفاعلات تحدث في وسط غير متجانس، على سطح التلامس للمواد المتفاعلة التي تكون في أطوار مختلفة، على سبيل المثال، الصلبة والغازية، السائلة والغازية، في سائلين غير قابلين للامتزاج.

تحدث التفاعلات التحفيزية فقط في وجود محفز. تحدث التفاعلات غير التحفيزية في غياب المحفز.

تصنيف التفاعلات العضويةويرد في الجدول: