Химични реакции в органичната и неорганичната химия. Класификация на химичните реакции в органичната и неорганичната химия. карбоксилни киселини. Класификация на химичните реакции в неорганичната и органичната химия

1) Първият признак за класификация е чрез промяна на степента на окисление на елементите, които образуват реагентите и продуктите.
а) редокс

FeS 2 + 18HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + 2H 2 SO 4 + 15NO 2 + 7H 2 O
б) без промяна на степента на окисление

CaO + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O
редокснаречени реакции, придружени от промяна в степените на окисление на химичните елементи, които съставляват реагентите. Редокс в неорганичната химия включва всички реакции на заместване и онези реакции на разлагане и съединения, в които участва поне едно просто вещество. Реакциите, които протичат без промяна на степените на окисление на елементите, които образуват реагентите и реакционните продукти, включват всички обменни реакции.

2) Химичните реакции се класифицират според естеството на процеса, тоест според броя и състава на реагентите и продуктите.
-реакции на свързване или присъединяванев органичната химия.
За да влезе в реакция на присъединяване, органичната молекула трябва да има множествена връзка (или цикъл), тази молекула ще бъде основната (субстрат). По-проста молекула (често неорганична субстанция, реагент) е прикрепена на мястото на множествена връзка или отваряне на пръстена.

NH3 + HCl = NH4Cl

CaO + CO 2 \u003d CaCO 3

реакции на разлагане.
Реакциите на разлагане могат да се разглеждат като процеси, обратни на съединението.

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

Hg (NO 3) 2 \u003d Hg + 2NO 2 + O 2

- реакции на заместване.
Тяхната отличителна черта е взаимодействието на просто вещество със сложно. Такива реакции съществуват в органичната химия.
Въпреки това, концепцията за "заместване" в органичните вещества е по-широка, отколкото в неорганичната химия. Ако някой атом или функционална група в молекулата на изходното вещество се заменят с друг атом или група, това също са реакции на заместване, въпреки че от гледна точка на неорганичната химия процесът изглежда като обменна реакция.

Zn + CuSO 4 \u003d Cu + ZnSO 4

Cu + 4HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
– обмен (включително неутрализация).

CaO + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O

KCl + AgNO 3 = AgCl¯ + KNO 3

3) По възможност тече в обратна посока – обратимо и необратимо.

4) По вид на разкъсване на връзката - хомолитичен (равен разрив, всеки атом получава 1 електрон) и хетеролитичен (неравномерен разкъсване - един получава двойка електрони)

5) Чрез термичен ефект
екзотермичен (генериране на топлина) и ендотермичен (поглъщане на топлина). Реакциите на свързване обикновено ще бъдат екзотермични реакции, а реакциите на разлагане ще бъдат ендотермични. Рядко изключение е реакцията на азот с кислород - ендотермична:
N2 + O2 → 2NO - В

6) По фаза
а) Хомогенни (хомогенни вещества, в една фаза, например g-d, реакции в разтвори)
б) Хетерогенни (г-жа, G-TV, W-TV, реакции между несмесващи се течности)

7) Относно използването на катализатор. Катализаторът е вещество, което ускорява химическата реакция.
а) каталитични (включително ензимни) - те практически не минават без използването на катализатор.
б) некаталитичен.

Класификацията на химичните реакции в неорганичната и органичната химия се извършва въз основа на различни класификационни признаци, подробности за които са дадени в таблицата по-долу.

необратимиса реакции, които протичат само в посока напред, в резултат на което се образуват продукти, които не взаимодействат помежду си. Необратимите включват химични реакции, които водят до образуването на слабо дисоциирани съединения, отделя се голямо количество енергия, както и тези, при които крайните продукти напускат реакционната сфера в газообразна форма или под формата на утайка, например:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

обратимонаричани химични реакции, протичащи при дадена температура едновременно в две противоположни посоки със съизмерими скорости. При записване на уравненията на такива реакции знакът за равенство се заменя с противоположно насочени стрелки. Най-простият пример за обратима реакция е синтезът на амоняк чрез взаимодействието на азот и водород:

N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

Според вида на разкъсването на химичната връзка в изходната молекула се разграничават хомолитични и хетеролитични реакции.

хомолитиченнаречени реакции, при които в резултат на разкъсване на връзките се образуват частици, които имат несдвоен електрон - свободни радикали.

Хетеролитиченнаречени реакции, които протичат чрез образуването на йонни частици – катиони и аниони.

Радикална(верижни) химични реакции, включващи радикали, се наричат, например:

CH 4 + Cl 2 hv → CH 3 Cl + HCl

йоннанаречени химични реакции, които протичат с участието на йони, например:

KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl ↓

Електрофилният се отнася до хетеролитични реакции на органични съединения с електрофили - частици, които носят цял ​​или частичен положителен заряд. Те се разделят на реакции на електрофилно заместване и електрофилно добавяне, например:

C 6 H 6 + Cl 2 FeCl3 → C 6 H 5 Cl + HCl

H 2 C \u003d CH 2 + Br 2 → BrCH 2 -CH 2 Br

Нуклеофилният се отнася до хетеролитични реакции на органични съединения с нуклеофили - частици, които носят цяло число или частичен отрицателен заряд. Те се подразделят на реакции на нуклеофилно заместване и нуклеофилно присъединяване, например:

CH 3 Br + NaOH → CH 3 OH + NaBr

CH 3 C (O) H + C 2 H 5 OH → CH 3 CH (OC 2 H 5) 2 + H 2 O
екзотермиченса химични реакции, които отделят топлина. Символът за промяната в енталпията (топлинното съдържание) е ΔH, а топлинният ефект на реакцията е Q. За екзотермични реакции Q > 0 и ΔH< 0.

ендотермиченнаричани химични реакции, които протичат с поглъщането на топлина. За ендотермични реакции Q< 0, а ΔH > 0.

хомогеннаРеакциите, които протичат в хомогенна среда, се наричат.

хетерогененнаречени реакции, протичащи в нехомогенна среда, върху контактната повърхност на реагиращите вещества, които са в различни фази, например твърдо и газообразно, течно и газообразно, в две несмесващи се течности.

Каталитичните реакции протичат само в присъствието на катализатор. Некаталитичните реакции протичат при липса на катализатор.

Класификацията на органичните реакции е дадена в таблицата:

Класификацията на химичните реакции в неорганичната и органичната химия се извършва въз основа на различни класификационни признаци, подробности за които са дадени в таблицата по-долу.

Чрез промяна на степента на окисление на елементите

Първият признак за класификация е чрез промяна на степента на окисление на елементите, които образуват реагентите и продуктите.
а) редокс
б) без промяна на степента на окисление
редокснаречени реакции, придружени от промяна в степените на окисление на химичните елементи, които съставляват реагентите. Редокс в неорганичната химия включва всички реакции на заместване и онези реакции на разлагане и съединения, в които участва поне едно просто вещество. Реакциите, които протичат без промяна на степените на окисление на елементите, които образуват реагентите и реакционните продукти, включват всички обменни реакции.

Според броя и състава на реагентите и продуктите

Химичните реакции се класифицират според естеството на процеса, т.е. според броя и състава на реагентите и продуктите.

Реакции на свързваненаречени химични реакции, в резултат на които се получават сложни молекули от няколко по-прости, например:
4Li + O 2 = 2Li 2 O

Реакции на разлаганенаречени химични реакции, в резултат на които се получават прости молекули от по-сложни, например:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2

Реакциите на разлагане могат да се разглеждат като процеси, обратни на съединението.

реакции на заместваненаричат ​​се химични реакции, в резултат на които атом или група от атоми в молекула на вещество се заменят с друг атом или група от атоми, например:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2 

Тяхната отличителна черта е взаимодействието на просто вещество със сложно. Такива реакции съществуват в органичната химия.
Въпреки това, концепцията за "заместване" в органичните вещества е по-широка, отколкото в неорганичната химия. Ако някой атом или функционална група в молекулата на изходното вещество се заменят с друг атом или група, това също са реакции на заместване, въпреки че от гледна точка на неорганичната химия процесът изглежда като обменна реакция.
- обмен (включително неутрализация).
Обменни реакциинаричаме химични реакции, които протичат без промяна на степените на окисление на елементите и водят до обмен на съставните части на реагентите, например:
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3

Бягайте в обратна посока, ако е възможно.

Ако е възможно, продължете в обратна посока – обратимо и необратимо.

обратимонаричани химични реакции, протичащи при дадена температура едновременно в две противоположни посоки със съизмерими скорости. При записване на уравненията на такива реакции знакът за равенство се заменя с противоположно насочени стрелки. Най-простият пример за обратима реакция е синтезът на амоняк чрез взаимодействието на азот и водород:

N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

необратимиса реакции, които протичат само в посока напред, в резултат на което се образуват продукти, които не взаимодействат помежду си. Необратимите включват химични реакции, които водят до образуването на слабо дисоциирани съединения, отделя се голямо количество енергия, както и тези, при които крайните продукти напускат реакционната сфера в газообразна форма или под формата на утайка, например:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

Чрез топлинен ефект

екзотермиченса химични реакции, които отделят топлина. Символът за промяната в енталпията (топлинното съдържание) е ΔH, а топлинният ефект на реакцията е Q. За екзотермични реакции Q > 0 и ΔH< 0.

ендотермиченнаричани химични реакции, които протичат с поглъщането на топлина. За ендотермични реакции Q< 0, а ΔH > 0.

Реакциите на свързване обикновено ще бъдат екзотермични реакции, а реакциите на разлагане ще бъдат ендотермични. Рядко изключение е реакцията на азот с кислород - ендотермична:
N2 + O2 → 2NO - В

По фаза

хомогеннанаречени реакции, протичащи в хомогенна среда (хомогенни вещества, в една фаза, например g-g, реакции в разтвори).

хетерогененнаречени реакции, протичащи в нехомогенна среда, върху контактната повърхност на реагиращите вещества, които са в различни фази, например твърдо и газообразно, течно и газообразно, в две несмесващи се течности.

С помощта на катализатор

Катализаторът е вещество, което ускорява химическата реакция.

каталитични реакциипротича само в присъствието на катализатор (включително ензимен).

Некаталитични реакцииработи при липса на катализатор.

По вид на разкъсване

Според вида на разкъсването на химичната връзка в изходната молекула се разграничават хомолитични и хетеролитични реакции.

хомолитиченнаречени реакции, при които в резултат на разкъсване на връзките се образуват частици, които имат несдвоен електрон - свободни радикали.

Хетеролитиченнаречени реакции, които протичат чрез образуването на йонни частици – катиони и аниони.

• хомолитичен (равна празнина, всеки атом получава 1 електрон)
• хетеролитичен (неравна празнина - човек получава двойка електрони)

Радикална(верижни) химични реакции, включващи радикали, се наричат, например:

CH 4 + Cl 2 hv → CH 3 Cl + HCl

йоннанаречени химични реакции, които протичат с участието на йони, например:

KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl ↓

Електрофилният се отнася до хетеролитични реакции на органични съединения с електрофили - частици, които носят цял ​​или частичен положителен заряд. Те се разделят на реакции на електрофилно заместване и електрофилно добавяне, например:

C 6 H 6 + Cl 2 FeCl3 → C 6 H 5 Cl + HCl

H 2 C \u003d CH 2 + Br 2 → BrCH 2 -CH 2 Br

Нуклеофилният се отнася до хетеролитични реакции на органични съединения с нуклеофили - частици, които носят цяло число или частичен отрицателен заряд. Те се подразделят на реакции на нуклеофилно заместване и нуклеофилно присъединяване, например:

CH 3 Br + NaOH → CH 3 OH + NaBr

CH 3 C (O) H + C 2 H 5 OH → CH 3 CH (OC 2 H 5) 2 + H 2 O

Класификация на органичните реакции

Класификацията на органичните реакции е дадена в таблицата:

химична реакция- това са процеси, в резултат на които от едни вещества се образуват други, различаващи се от тях по състав и (или) структура.

Класификация на реакциите:

1. 
   Според броя и състава на реагентите и реакционните продукти:

1. 
   Реакции, които протичат без промяна на състава на веществото:

В неорганичната химия това са реакции на трансформация на едни алотропни модификации в други:

C (графит) → C (диамант); P (бяло) → P (червено).

В органичната химия това са реакции на изомеризация - реакции, в резултат на които от молекулите на едно вещество се образуват молекули на други вещества със същия качествен и количествен състав, т.е. със същата молекулярна формула, но различна структура.

CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH-CH 3

n-бутан 2-метилпропан (изобутан)

1. 
   Реакции, които протичат с промяна в състава на веществото:

а) Сложни реакции (в органичната химия на присъединяване) - реакции, по време на които се образува още един комплекс от две или повече вещества: S + O 2 → SO 2

В органичната химия това са реакциите на хидрогениране, халогениране, хидрохалогениране, хидратиране и полимеризация.

CH 2 \u003d CH 2 + HOH → CH 3 - CH 2 OH

б) Реакции на разлагане (в органичната химия елиминиране, елиминиране) - реакции, при които от едно сложно вещество се образуват няколко нови вещества:

CH 3 - CH 2 OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O

2KNO 3 →2KNO 2 + O 2

В органичната химия примери за реакции на разцепване са дехидрогениране, дехидратиране, дехидрохалогениране, крекинг.

в) Реакции на заместване – реакции, при които атомите на просто вещество заместват атомите на елемент в сложно вещество (в органичната химия две сложни вещества често са реагенти и реакционни продукти).

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl; 2Na+ 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Примерите за реакции на заместване, които не са придружени от промяна в степените на окисление на атомите, са изключително малко. Трябва да се отбележи реакцията на силициев оксид със соли на кислород-съдържащи киселини, които съответстват на газообразни или летливи оксиди:

CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2

Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 = ZCaSiO 3 + P 2 O 5

г) Обменни реакции - реакции, при които две сложни вещества обменят съставните си части:

NaOH + HCl → NaCl + H 2 O,
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O

1. 
   Чрез промяна на степените на окисление на химичните елементи, които образуват вещества

1. 
   Реакции, които протичат с промяна в степените на окисление или OVR:

∙2| N +5 + 3e - → N +2 (редукционен процес, елемент - окислител),

∙3| Cu 0 - 2e - → Cu +2 (окислителен процес, елемент - редуциращ агент),

8HNO 3 + 3Cu → 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

В органичната химия:

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH

1. 
   Реакции, които протичат без промяна на степените на окисление на химичните елементи:

Li 2 O + H 2 O → 2LiOH,
HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O

1. 
   Чрез топлинен ефект

1. 
   Екзотермичните реакции протичат с освобождаване на енергия:

C + O 2 → CO 2 + Q,
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q

1. 
   Ендотермичните реакции протичат с поглъщане на енергия:

СaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

C 12 H 26 → C 6 H 14 + C 6 H 12 - Q

1. 
   Според агрегатното състояние на реагентите

1. 
   Хетерогенни реакции - реакции, при които реагентите и реакционните продукти са в различни агрегатни състояния:

Fe(tv) + CuSO 4 (разтвор) → Cu(tv) + FeSO 4 (разтвор),
CaC 2 (tv) + 2H 2 O (l) → Ca (OH) 2 (разтвор) + C 2 H 2 (g)

1. 
   Хомогенни реакции - реакции, при които реагентите и реакционните продукти са в едно и също агрегатно състояние:

H 2 (g) + Cl 2 (g) → 2HCl (g),
2C 2 H 2 (g) + 5O 2 (g) → 4CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

1. 
   Според участието на катализатора

1. 
   Некаталитични реакции, които протичат без участието на катализатор:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O, C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

1. 
   Каталитични реакции, които протичат с участието на катализатори:

MnO2

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

1. 
   Към

1. 
   Необратимите реакции протичат при тези условия само в една посока:

C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

1. 
   Обратимите реакции при тези условия протичат едновременно в две противоположни посоки: N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

1. 
   Според механизма на потока

1. 
   радикален механизъм.

A: B → A + + B

Настъпва хомолитично (еквивалентно) разцепване на връзката. По време на хемолитична руптура двойка електрони, образуващи връзка, се разделя по такъв начин, че всяка от образуваните частици получава един електрон. В този случай се образуват радикали - незаредени частици с несдвоени електрони. Радикалите са много реактивни частици, реакциите с тях се случват в газовата фаза с висока скорост и често с експлозия.

Радикалните реакции протичат между радикалите и молекулите, образувани по време на реакцията:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

Примери: реакции на горене на органични и неорганични вещества, синтез на вода, амоняк, реакции на халогениране и нитриране на алкани, изомеризация и ароматизация на алкани, каталитично окисление на алкани, полимеризация на алкени, винилхлорид и др.

1. 
   Йонен механизъм.

A: B → :A - + B +

Възниква хетеролитично (неравномерно) разкъсване на връзката, като двата електрона на връзката остават с една от предварително свързаните частици. Образуват се заредени частици (катиони и аниони).

Йонните реакции протичат в разтвори между йони, които вече присъстват или са се образували по време на реакцията.

Например в неорганичната химия това е взаимодействието на електролити в разтвор, в органичната химия това са реакции на присъединяване към алкени, окисляване и дехидрогениране на алкохоли, заместване на алкохолната група и други реакции, които характеризират свойствата на алдехидите и карбоксилните киселини.

1. 
   Според вида на енергията, която инициира реакцията:

1. 
   При излагане на светлинни кванти възникват фотохимични реакции. Например, синтезът на хлороводород, взаимодействието на метан с хлор, производството на озон в природата, процесите на фотосинтеза и др.
2. 
   Радиационните реакции се инициират от високоенергийно лъчение (рентгенови лъчи, γ-лъчи).
3. 
   Електрохимичните реакции се инициират от електрически ток, например по време на електролиза.
4. 
   Термохимичните реакции се инициират от топлинна енергия. Те включват всички ендотермични реакции и много екзотермични, които изискват топлина за започване.

Класификация на химичните реакции в неорганичната и органичната химия

Химичните реакции или химичните явления са процеси, в резултат на които от едни вещества се образуват други, различаващи се от тях по състав и (или) структура.

При химичните реакции задължително настъпва промяна в веществата, при която старите връзки се разрушават и се образуват нови връзки между атомите.

Химичните реакции трябва да се разграничават от ядрени реакции.В резултат на химическа реакция общият брой атоми на всеки химичен елемент и неговият изотопен състав не се променят. Друг въпрос са ядрените реакции - процесите на трансформация на атомните ядра в резултат на взаимодействието им с други ядра или елементарни частици, например превръщането на алуминия в магнезий:

$↙(13)↖(27)(Al)+ ()↙(1)↖(1)(H)=()↙(12)↖(24)(Mg)+()↙(2)↖(4 )(Той)$

Класификацията на химичните реакции е многостранна, т.е. Тя може да се основава на различни характеристики. Но под всеки от тези признаци могат да се припишат реакции както между неорганични, така и между органични вещества.

Помислете за класификацията на химичните реакции според различни критерии.

Класификация на химичните реакции според броя и състава на реагентите. Реакции, които протичат без промяна на състава на веществото

В неорганичната химия такива реакции включват процесите на получаване на алотропни модификации на един химичен елемент, например:

$С_((графит))⇄С_((диамант))$

$S_((ромбично))⇄S_((моноклинично))$

$P_((бяло))⇄P_((червено))$

$Sn_((бял калай))⇄Sn_((сив калай))$

$3O_(2(кислород))⇄2O_(3(озон))$.

В органичната химия този тип реакции могат да включват реакции на изомеризация, които протичат без промяна не само на качествения, но и на количествения състав на молекулите на веществата, например:

1. Изомеризация на алкани.

Реакцията на изомеризация на алканите е от голямо практическо значение, т.к. изоструктурните въглеводороди са по-малко податливи на детонация.

2. Алкенова изомеризация.

3. Алкинова изомеризация(реакция на A. E. Favorsky).

4. Изомеризация на халоалкани(А. Е. Фаворски).

5. Изомеризация на амониев цианат при нагряване.

За първи път карбамидът е синтезиран от F. Wehler през 1882 г. чрез изомеризация на амониев цианат при нагряване.

Реакции, които протичат с промяна в състава на веществото

Има четири вида такива реакции: съединения, разлагане, замествания и обмени.

1. Реакции на свързване- Това са реакции, при които две или повече вещества образуват едно сложно вещество.

В неорганичната химия цялото разнообразие от съединения на реакциите може да се разгледа с помощта на примера на реакции за получаване на сярна киселина от сяра:

1) получаване на серен оксид (IV):

$S+O_2=SO_2$ — едно сложно вещество се образува от две прости вещества;

2) производство на серен оксид (VI):

$2SO_2+O_2(⇄)↖(t,p,cat.)2SO_3$ - едно сложно вещество се образува от прости и сложни вещества;

3) получаване на сярна киселина:

$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ — едно съединение се образува от две сложни вещества.

Пример за комбинирана реакция, при която едно сложно вещество се образува от повече от два изходни материала, е крайният етап в производството на азотна киселина:

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

В органичната химия реакциите на съединенията обикновено се наричат ​​реакции на присъединяване. Цялото разнообразие от такива реакции може да се разгледа на примера на блок от реакции, характеризиращи свойствата на ненаситени вещества, например етилен:

1) реакция на хидрогениране - добавяне на водород:

$CH_2(=)↙(етен)CH_2+H_2(→)↖(Ni,t°)CH_3(-)↙(етан)CH_3;$

2) реакция на хидратация - добавяне на вода:

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

3) реакция на полимеризация:

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

2. Реакции на разлаганеТова са реакции, при които от едно сложно вещество се образуват няколко нови вещества.

В неорганичната химия цялото разнообразие от такива реакции може да се разгледа с помощта на примера на блок от реакции за получаване на кислород чрез лабораторни методи:

1) разлагане на живачен оксид (II):

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$ — от едно сложно вещество се образуват две прости вещества;

2) разлагане на калиев нитрат:

$2KNO_3(→)↖(t°)2KNO_2+O_2$ — от едно сложно вещество се образуват едно просто и едно сложно вещество;

3) разлагане на калиев перманганат:

$2KMnO_4(→)↖(t°)K_2MnO_4+MnO_2+O_2$ — от едно сложно вещество се образуват две сложни и едно просто, т.е. три нови вещества.

В органичната химия реакциите на разлагане могат да бъдат разгледани, като се използва примера на блок от реакции за производство на етилен в лабораторията и промишлеността:

1) реакцията на дехидратация (разделяне на вода) на етанол:

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

2) реакцията на дехидрогениране (елиминиране на водород) на етан:

$CH_3—CH_3(→)↖(Cr_2O_3,500°C)CH_2=CH_2+H_2;$

3) реакция на крекинг (разцепване) на пропан:

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

3. Реакции на заместване- това са реакции, при които атомите на просто вещество заместват атомите на елемент в сложно вещество.

В неорганичната химия пример за такива процеси е блок от реакции, които характеризират свойствата на, например, метали:

1) взаимодействие на алкални и алкалоземни метали с вода:

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

2) взаимодействие на метали с киселини в разтвор:

$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2$;

3) взаимодействие на метали със соли в разтвор:

$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$

4) металотермия:

$2Al+Cr_2O_3(→)↖(t°)Al_2O_3+2Cr$.

Предмет на изучаване на органичната химия не са прости вещества, а само съединения. Ето защо, като пример за реакция на заместване, ние даваме най-характерното свойство на наситените съединения, по-специално метана, способността на неговите водородни атоми да се заменят с халогенни атоми:

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

$CH_3Cl+Cl_2→(CH_2Cl_2)↙(дихлорометан)+HCl$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→(CHCl_3)↙(трихлорометан)+HCl$,

$CHCl_3+Cl_2→(CCl_4)↙(тетрахлорометан)+HCl$.

Друг пример е бромирането на ароматно съединение (бензен, толуен, анилин):

Нека обърнем внимание на особеността на реакциите на заместване в органичните вещества: в резултат на такива реакции се образува не просто и сложно вещество, както в неорганичната химия, а две сложни вещества.

В органичната химия реакциите на заместване включват и някои реакции между две сложни вещества, например нитриране на бензол:

$C_6H_6+(HNO_3)↙(бензен)(→)↖(H_2SO_4(конц.),t°)(C_6H_5NO_2)↙(нитробензен)+H_2O$

Формално това е обменна реакция. Фактът, че това е реакция на заместване, става ясен само при разглеждане на нейния механизъм.

4. Обменни реакции- това са реакции, при които две сложни вещества обменят съставните си части.

Тези реакции характеризират свойствата на електролитите и протичат в разтвори по правилото на Бертолет, т.е. само ако резултатът е утайка, газ или субстанция с ниска дисоциация (например $H_2O$).

В неорганичната химия това може да бъде блок от реакции, характеризиращи например свойствата на алкалите:

1) реакция на неутрализация, която протича с образуването на сол и вода:

$NaOH+HNO_3=NaNO_3+H_2O$

или в йонна форма:

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

2) реакцията между алкали и сол, която протича с образуването на газ:

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

или в йонна форма:

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

3) реакцията между алкали и сол, която протича с образуването на утайка:

$CuSO_4+2KOH=Cu(OH)_2↓+K_2SO_4$

или в йонна форма:

$Cu^(2+)+2OH^(-)=Cu(OH)_2↓$

В органичната химия може да се разгледа блок от реакции, характеризиращи например свойствата на оцетната киселина:

1) реакция, протичаща с образуването на слаб електролит - $H_2O$:

$CH_3COOH+NaOH⇄NaCH_3COO+H_2O$

$CH_3COOH+OH^(-)⇄CH_3COO^(-)+H_2O$;

2) реакцията, протичаща с образуването на газ:

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

3) реакция, протичаща с образуването на утайка:

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

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

Класификация на химичните реакции според промяната в степените на окисление на химичните елементи, които образуват вещества

Реакции, които протичат с промяна в степените на окисление на елементите, или редокс реакции.

Те включват много реакции, включително всички реакции на заместване, както и тези реакции на комбиниране и разлагане, в които участва поне едно просто вещество, например:

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

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(редуциращ агент)(→)↖(окисление)(Mg)↖(+2)$

$((2H)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(окислител)(→)↖(редукция)(H_2)↖(0)$

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

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(редуктор)(→)↖(окисление)(Mg)↖(+2)|4|2$

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

Както си спомняте, сложните редокс реакции се съставят с помощта на метода на електронния баланс:

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

$((Fe)↖(0)-3(e)↖(-))↙(редуциращ агент)(→)↖(окисление)(Fe)↖(+3)|2$

$((S)↖(+6)+2(e)↖(-))↙(окислител)(→)↖(редукция)(S)↖(+4)|3$

В органичната химия свойствата на алдехидите могат да служат като поразителен пример за редокс реакции:

1. Алдехидите се редуцират до съответните алкохоли:

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(H_2)↖(0))↙(\text"ацеталдехид") ( →)↖(Ni,t°)(CH_3-(C)↖(-1)(H_2)↖(+1)(O)↖(-2)(H)↖(+1))↙(\text " етилов алкохол")$

$((C)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(окислител)(→)↖(редукция)(C)↖(-1)|1$

$((H_2)↖(0)-2(e)↖(-))↙(редуктор)(→)↖(окисление)2(H)↖(+1)|1$

2. Алдехидите се окисляват до съответните киселини:

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(Ag_2)↖(+1)(O)↖(-2)) ↙(\text"ацеталдехид")(→)↖(t°)(CH_3-(Ag)↖(0)(C)↖(+3)(O)↖(-2)(OH)↖(-2 + 1)+2(Ag)↖(0)↓)↙(\text"етилов алкохол")$

$((C)↖(+1)-2(e)↖(-))↙(редуциращ агент)(→)↖(окисление)(C)↖(+3)|1$

$(2(Ag)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(окислител)(→)↖(редукция)2(Ag)↖(0)|1$

Реакции, които протичат без промяна на степените на окисление на химичните елементи.

Те включват, например, всички реакции на йонообмен, както и:

• много сложни реакции:

$Li_2O+H_2O=2LiOH;$

• много реакции на разлагане:

$2Fe(OH)_3(→)↖(t°)Fe_2O_3+3H_2O;$

• реакции на естерификация:

$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.

Класификация на химичните реакции по топлинен ефект

Според топлинния ефект реакциите се делят на екзотермични и ендотермични.

екзотермични реакции.

Тези реакции протичат с освобождаване на енергия.

Те включват почти всички съединения на реакциите. Рядко изключение са ендотермичните реакции на синтеза на азотен оксид (II) от азот и кислород и реакцията на газообразен водород с твърд йод:

$N_2+O_2=2NO - Q$,

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

Екзотермичните реакции, които протичат с освобождаването на светлина, се наричат ​​реакции на горене, например:

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

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

Хидрогенирането на етилена е пример за екзотермична реакция:

$CH_2=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3-CH_3+Q$

Работи при стайна температура.

Ендотермични реакции

Тези реакции протичат с поглъщане на енергия.

Очевидно почти всички реакции на разлагане принадлежат към тях, например:

а) горящ варовик:

$CaCO_3(→)↖(t°)CaO+CO_2-Q;$

б) крекинг на бутан:

Нарича се количеството енергия, освободена или погълната в дадена реакция топлинният ефект на реакцията, а уравнението на химична реакция, показващо този ефект, се нарича термохимично уравнение, например:

$H_(2(g))+Cl_(2(g))=2HCl_((g))+92,3 kJ,$

$N_(2(g))+O_(2(g))=2NO_((g)) - 90,4 kJ$.

Класификация на химичните реакции според състоянието на агрегиране на реагиращите вещества (фазов състав)

хетерогенни реакции.

Това са реакции, при които реагентите и реакционните продукти са в различни агрегатни състояния (в различни фази):

$2Al_((m))+3CuCl_(2(r-r))=3Cu_((t))+2AlCl_(3(r-r))$,

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

хомогенни реакции.

Това са реакции, при които реагентите и реакционните продукти са в едно и също агрегатно състояние (в една и съща фаза):

Класификация на химичните реакции според участието на катализатор

некаталитични реакции.

Некаталитичните реакции протичат без участието на катализатор:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$,

$C_2H_4+3O_2(→)↖(t°)2CO_2+2H_2O$.

каталитични реакции.

протичат каталитични реакции с катализатор:

$2KClO_3(→)↖(MnO_2,t°)2KCl+3O_2,$

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

Тъй като всички биологични реакции, протичащи в клетките на живите организми, протичат с участието на специални биологични катализатори с протеинова природа - ензими, всички те принадлежат към каталитични или, по-точно, ензимни.

Трябва да се отбележи, че повече от $70%$ от химическата промишленост използват катализатори.

Класификация на химичните реакции по посока

необратими реакции.

необратими реакции текат при тези условия само в една посока.

Те включват всички обменни реакции, придружени от образуване на утайка, газ или слабо дисоцииращо вещество (вода), и всички реакции на горене.

обратими реакции.

Обратимите реакции при тези условия протичат едновременно в две противоположни посоки.

Повечето от тези реакции са.

В органичната химия знакът на обратимостта се отразява в имената-антоними на процеси:

• хидрогениране - дехидрогениране;
• хидратация - дехидратация;
• полимеризация - деполимеризация.

Всички реакции на естерификация са обратими (обратният процес, както знаете, се нарича хидролиза) и хидролиза на протеини, естери, въглехидрати, полинуклеотиди. Обратимостта е в основата на най-важния процес в живия организъм – метаболизма.

химична реакция- това са процеси, в резултат на които от едни вещества се образуват други, различаващи се от тях по състав и (или) структура.

Класификация на реакциите:

аз Според броя и състава на реагентите и реакционните продукти:

1) Реакции, които протичат без промяна на състава на веществото:

В неорганичната химия това са реакции на трансформация на едни алотропни модификации в други:

C (графит) → C (диамант); P (бяло) → P (червено).

В органичната химия това са реакции на изомеризация - реакции, в резултат на които от молекулите на едно вещество се образуват молекули на други вещества със същия качествен и количествен състав, т.е. със същата молекулярна формула, но различна структура.

CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH-CH 3

n-бутан 2-метилпропан (изобутан)

2) Реакции, които протичат с промяна в състава на веществото:

а) Сложни реакции (в органичната химия на присъединяване) - реакции, по време на които се образува още един комплекс от две или повече вещества: S + O 2 → SO 2

В органичната химия това са реакциите на хидрогениране, халогениране, хидрохалогениране, хидратиране и полимеризация.

CH 2 \u003d CH 2 + HOH → CH 3 - CH 2 OH

б) Реакции на разлагане (в органичната химия елиминиране, елиминиране) - реакции, при които от едно сложно вещество се образуват няколко нови вещества:

CH 3 - CH 2 OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O

2KNO 3 →2KNO 2 + O 2

В органичната химия примери за реакции на разцепване са дехидрогениране, дехидратиране, дехидрохалогениране и крекинг.

в) Реакции на заместване – реакции, при които атомите на просто вещество заместват атомите на елемент в сложно вещество (в органичната химия две сложни вещества често са реагенти и реакционни продукти).

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl; 2Na+ 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Примерите за реакции на заместване, които не са придружени от промяна в степените на окисление на атомите, са изключително малко. Трябва да се отбележи реакцията на силициев оксид със соли на кислород-съдържащи киселини, които съответстват на газообразни или летливи оксиди:

CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2

Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 = ZCaSiO 3 + P 2 O 5

г) Обменни реакции - реакции, при които две сложни вещества обменят съставните си части:

NaOH + HCl → NaCl + H 2 O,
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O

II. Чрез промяна на степените на окисление на химичните елементи, които образуват вещества

1) Реакции, които протичат с промяна в степените на окисление или OVR:

∙2| N +5 + 3e - → N +2 (редукционен процес, елемент - окислител),

∙3| Cu 0 - 2e - → Cu +2 (окислителен процес, елемент - редуциращ агент),

8HNO 3 + 3Cu → 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

В органичната химия:

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH

2) Реакции, които протичат без промяна на степените на окисление на химичните елементи:

Li 2 O + H 2 O → 2LiOH,
HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O

III. Чрез топлинен ефект

1) Екзотермичните реакции протичат с освобождаване на енергия:

C + O 2 → CO 2 + Q,
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q

2) Ендотермичните реакции протичат с поглъщане на енергия:

СaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

C 12 H 26 → C 6 H 14 + C 6 H 12 - Q

IV. Според агрегатното състояние на реагентите

1) Хетерогенни реакции - реакции, при които реагентите и реакционните продукти са в различни агрегатни състояния:

Fe(tv) + CuSO 4 (разтвор) → Cu(tv) + FeSO 4 (разтвор),
CaC 2 (tv) + 2H 2 O (l) → Ca (OH) 2 (разтвор) + C 2 H 2 (g)

2) Хомогенни реакции - реакции, при които реагентите и реакционните продукти са в едно и също агрегатно състояние:

H 2 (g) + Cl 2 (g) → 2HCl (g),
2C 2 H 2 (g) + 5O 2 (g) → 4CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

v. Според участието на катализатора

1) Некаталитични реакции, които протичат без участието на катализатор:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O, C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

2) Каталитични реакции, протичащи с участието на катализатори:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

VI. Към

1) Необратимите реакции протичат при тези условия само в една посока:

C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

2) Обратимите реакции при тези условия протичат едновременно в две противоположни посоки: N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

VII. Според механизма на потока

1) Радикален механизъм.

A: B → A + + B

Настъпва хомолитично (еквивалентно) разцепване на връзката. По време на хемолитична руптура двойка електрони, образуващи връзка, се разделя по такъв начин, че всяка от образуваните частици получава един електрон. В този случай се образуват радикали - незаредени частици с несдвоени електрони. Радикалите са много реактивни частици, реакциите с тях се случват в газовата фаза с висока скорост и често с експлозия.

Радикалните реакции протичат между радикалите и молекулите, образувани по време на реакцията:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

Примери: реакции на горене на органични и неорганични вещества, синтез на вода, амоняк, реакции на халогениране и нитриране на алкани, изомеризация и ароматизация на алкани, каталитично окисление на алкани, полимеризация на алкени, винилхлорид и др.

2) Йонен механизъм.

A: B → :A - + B +

Възниква хетеролитично (неравномерно) разкъсване на връзката, като двата електрона на връзката остават с една от предварително свързаните частици. Образуват се заредени частици (катиони и аниони).

Йонните реакции протичат в разтвори между йони, които вече присъстват или са се образували по време на реакцията.

Например в неорганичната химия това е взаимодействието на електролити в разтвор, в органичната химия това са реакции на присъединяване към алкени, окисляване и дехидрогениране на алкохоли, заместване на алкохолната група и други реакции, които характеризират свойствата на алдехидите и карбоксилните киселини.

VIII. Според вида на енергията, която инициира реакцията:

1) Фотохимичните реакции възникват при излагане на светлинни кванти. Например, синтезът на хлороводород, взаимодействието на метан с хлор, производството на озон в природата, процесите на фотосинтеза и др.

2) Радиационните реакции се инициират от високоенергийно лъчение (рентгенови лъчи, γ-лъчи).

3) Електрохимичните реакции се инициират от електрически ток, например по време на електролиза.

4) Термохимичните реакции се инициират от топлинна енергия. Те включват всички ендотермични реакции и много екзотермични, които изискват топлина за започване.