Chemické reakce v organické a anorganické chemii. Klasifikace chemických reakcí v organické a anorganické chemii. karboxylové kyseliny. Klasifikace chemických reakcí v anorganické a organické chemii

1) Prvním znakem klasifikace je změna stupně oxidace prvků, které tvoří činidla a produkty.
a) redoxní

FeS2 + 18HNO3 \u003d Fe (NO 3) 3 + 2H2SO4 + 15NO2 + 7H20
b) beze změny oxidačního stavu

CaO + 2HCl \u003d CaCl2 + H20
redoxní nazývané reakce doprovázené změnou oxidačních stavů chemických prvků, které tvoří činidla. Redox v anorganické chemii zahrnuje všechny substituční reakce a ty rozkladné a složené reakce, kterých se účastní alespoň jedna jednoduchá látka. Reakce, které probíhají beze změny oxidačních stavů prvků tvořících reaktanty a reakční produkty, zahrnují všechny výměnné reakce.

2) Chemické reakce jsou klasifikovány podle povahy procesu, tj. podle počtu a složení činidel a produktů.
-reakce připojení nebo přistoupení v organické chemii.
Aby mohla organická molekula vstoupit do adiční reakce, musí mít násobnou vazbu (nebo cyklus), tato molekula bude hlavní (substrát). Jednodušší molekula (často anorganická látka, činidlo) je připojena v místě vícenásobného přerušení vazby nebo otevření kruhu.

NH3 + HCl = NH4Cl

CaO + CO 2 \u003d CaCO 3

rozkladné reakce.
Na rozkladné reakce lze pohlížet jako na procesy inverzní ke sloučenině.

C2H5Br \u003d C2H4 + HBr

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

- substituční reakce.
Jejich charakteristickým znakem je interakce jednoduché látky se složenou. Takové reakce existují v organické chemii.
Pojem „substituce“ v organických látkách je však širší než v anorganické chemii. Pokud je některý atom nebo funkční skupina v molekule původní látky nahrazena jiným atomem nebo skupinou, jedná se také o substituční reakce, i když z hlediska anorganické chemie proces vypadá jako výměnná reakce.

Zn + CuSO4 \u003d Cu + ZnSO4

Cu + 4HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
– výměna (včetně neutralizace).

CaO + 2HCl \u003d CaCl2 + H20

KCl + AgNO 3 = AgCl¯ + KNO 3

3) Pokud je to možné, proudte v opačném směru – vratné a nevratné.

4) Podle typu přerušení vazby - homolytické (stejný zlom, každý atom obdrží 1 elektron) a heterolytický (nestejný zlom - jeden získá pár elektronů)

5) Tepelným účinkem
exotermické (vývoj tepla) a endotermické (absorpce tepla). Kopulační reakce budou obecně exotermické reakce a rozkladné reakce budou endotermické. Vzácnou výjimkou je reakce dusíku s kyslíkem - endotermická:
N2 + O2 → 2NO - Q

6) Podle fáze
a) Homogenní (homogenní látky, v jedné fázi, např. g-d, reakce v roztocích)
b) Heterogenní (paní, G-TV, W-TV, reakce mezi nemísitelnými kapalinami)

7) O použití katalyzátoru. Katalyzátor je látka, která urychluje chemickou reakci.
a) katalytické (včetně enzymatických) - prakticky se neobejdou bez použití katalyzátoru.
b) nekatalytické.

Klasifikace chemických reakcí v anorganické a organické chemii se provádí na základě různých klasifikačních znaků, jejichž podrobnosti jsou uvedeny v tabulce níže.

nevratné jsou reakce, které probíhají pouze v dopředném směru, v důsledku čehož vznikají produkty, které spolu neinteragují. Mezi nevratné patří chemické reakce, které vedou ke vzniku mírně disociovaných sloučenin, uvolňuje se velké množství energie, a také takové, při kterých konečné produkty opouštějí reakční sféru v plynné formě nebo ve formě sraženiny, například:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2Ca + O2 \u003d 2CaO

BaBr2 + Na2S04 = BaS04↓ + 2NaBr

reverzibilní nazývané chemické reakce probíhající při dané teplotě současně ve dvou opačných směrech s úměrnou rychlostí. Při psaní rovnic takových reakcí je rovnítko nahrazeno opačně orientovanými šipkami. Nejjednodušším příkladem reverzibilní reakce je syntéza amoniaku interakcí dusíku a vodíku:

N2 + 3H2↔2NH3

Podle typu přerušení chemické vazby ve výchozí molekule se rozlišují reakce homolytické a heterolytické.

homolytický nazývané reakce, při kterých v důsledku porušení vazeb vznikají částice, které mají nepárový elektron – volné radikály.

Heterolytická nazývané reakce, které probíhají tvorbou iontových částic - kationtů a aniontů.

Radikální(řetězové) chemické reakce zahrnující radikály se nazývají například:

CH 4 + Cl 2 hv → CH 3 Cl + HCl

Iontový nazývané chemické reakce, které probíhají za účasti iontů, například:

KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl ↓

Elektrofilní označuje heterolytické reakce organických sloučenin s elektrofily - částicemi, které nesou celý nebo zlomkový kladný náboj. Dělí se na reakce elektrofilní substituce a elektrofilní adice, například:

C6H6 + Cl2FeCl3 -> C6H5Cl + HCl

H2C \u003d CH2 + Br2 → BrCH2-CH2Br

Nukleofilní označuje heterolytické reakce organických sloučenin s nukleofily – částicemi, které nesou celočíselný nebo zlomkový záporný náboj. Dělí se na nukleofilní substituční a nukleofilní adiční reakce, například:

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
exotermický jsou chemické reakce, při kterých se uvolňuje teplo. Symbol pro změnu entalpie (tepelný obsah) je ΔH a tepelný účinek reakce je Q. Pro exotermické reakce je Q > 0 a ΔH< 0.

endotermní nazývané chemické reakce, které probíhají při absorpci tepla. Pro endotermické reakce Q< 0, а ΔH > 0.

homogenní Reakce, které probíhají v homogenním prostředí, se nazývají.

heterogenní nazývané reakce, které probíhají v nehomogenním prostředí, na kontaktním povrchu reagujících látek, které jsou v různých fázích, například pevné a plynné, kapalné a plynné, ve dvou nemísitelných kapalinách.

Katalytické reakce probíhají pouze v přítomnosti katalyzátoru. Nekatalytické reakce probíhají v nepřítomnosti katalyzátoru.

Klasifikace organických reakcí je uvedena v tabulce:

Klasifikace chemických reakcí v anorganické a organické chemii se provádí na základě různých klasifikačních znaků, jejichž podrobnosti jsou uvedeny v tabulce níže.

Změnou oxidačního stavu prvků

První známkou klasifikace je změna stupně oxidace prvků, které tvoří reaktanty a produkty.
a) redoxní
b) beze změny oxidačního stavu
redoxní nazývané reakce doprovázené změnou oxidačních stavů chemických prvků, které tvoří činidla. Redox v anorganické chemii zahrnuje všechny substituční reakce a ty rozkladné a složené reakce, kterých se účastní alespoň jedna jednoduchá látka. Reakce, které probíhají beze změny oxidačních stavů prvků tvořících reaktanty a reakční produkty, zahrnují všechny výměnné reakce.

Podle počtu a složení činidel a produktů

Chemické reakce jsou klasifikovány podle povahy procesu, tj. podle počtu a složení reaktantů a produktů.

Spojovací reakce nazývané chemické reakce, v jejichž důsledku se získávají složité molekuly z několika jednodušších, například:
4Li + O2 = 2Li20

Rozkladné reakce nazývané chemické reakce, v jejichž důsledku se získávají jednoduché molekuly ze složitějších, například:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2

Na rozkladné reakce lze pohlížet jako na procesy inverzní ke sloučenině.

substituční reakce se nazývají chemické reakce, v jejichž důsledku je atom nebo skupina atomů v molekule látky nahrazena jiným atomem nebo skupinou atomů, například:
Fe + 2HCl \u003d FeCl2 + H2 

Jejich charakteristickým znakem je interakce jednoduché látky se složenou. Takové reakce existují v organické chemii.
Pojem „substituce“ v organických látkách je však širší než v anorganické chemii. Pokud je některý atom nebo funkční skupina v molekule původní látky nahrazena jiným atomem nebo skupinou, jedná se také o substituční reakce, i když z hlediska anorganické chemie proces vypadá jako výměnná reakce.
- výměna (včetně neutralizace).
Směnné reakce nazývají chemické reakce, které probíhají beze změny oxidačních stavů prvků a vedou k výměně složek činidel, například:
AgN03 + KBr = AgBr + KNO3

Pokud je to možné, běžte v opačném směru.

Pokud je to možné, postupujte v opačném směru – vratné a nevratné.

reverzibilní nazývané chemické reakce probíhající při dané teplotě současně ve dvou opačných směrech s úměrnou rychlostí. Při psaní rovnic takových reakcí je rovnítko nahrazeno opačně orientovanými šipkami. Nejjednodušším příkladem reverzibilní reakce je syntéza amoniaku interakcí dusíku a vodíku:

N2 + 3H2↔2NH3

nevratné jsou reakce, které probíhají pouze v dopředném směru, v důsledku čehož vznikají produkty, které spolu neinteragují. Mezi nevratné patří chemické reakce, které vedou ke vzniku mírně disociovaných sloučenin, uvolňuje se velké množství energie, a také takové, při kterých konečné produkty opouštějí reakční sféru v plynné formě nebo ve formě sraženiny, například:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2Ca + O2 \u003d 2CaO

BaBr2 + Na2S04 = BaS04↓ + 2NaBr

Tepelným efektem

exotermický jsou chemické reakce, při kterých se uvolňuje teplo. Symbol pro změnu entalpie (tepelný obsah) je ΔH a tepelný účinek reakce je Q. Pro exotermické reakce je Q > 0 a ΔH< 0.

endotermní nazývané chemické reakce, které probíhají při absorpci tepla. Pro endotermické reakce Q< 0, а ΔH > 0.

Kopulační reakce budou obecně exotermické reakce a rozkladné reakce budou endotermické. Vzácnou výjimkou je reakce dusíku s kyslíkem - endotermická:
N2 + O2 → 2NO - Q

Podle fáze

homogenní nazývané reakce probíhající v homogenním prostředí (homogenní látky, v jedné fázi např. g-g, reakce v roztocích).

heterogenní nazývané reakce, které probíhají v nehomogenním prostředí, na kontaktním povrchu reagujících látek, které jsou v různých fázích, například pevné a plynné, kapalné a plynné, ve dvou nemísitelných kapalinách.

Pomocí katalyzátoru

Katalyzátor je látka, která urychluje chemickou reakci.

katalytické reakce postupovat pouze za přítomnosti katalyzátoru (včetně enzymatických).

Nekatalytické reakce probíhá v nepřítomnosti katalyzátoru.

Podle typu prasknutí

Podle typu přerušení chemické vazby ve výchozí molekule se rozlišují reakce homolytické a heterolytické.

homolytický nazývané reakce, při kterých v důsledku porušení vazeb vznikají částice, které mají nepárový elektron – volné radikály.

Heterolytická nazývané reakce, které probíhají tvorbou iontových částic - kationtů a aniontů.

• homolytické (stejná mezera, každý atom přijme 1 elektron)
• heterolytický (nestejná mezera - jeden dostane pár elektronů)

Radikální(řetězové) chemické reakce zahrnující radikály se nazývají například:

CH 4 + Cl 2 hv → CH 3 Cl + HCl

Iontový nazývané chemické reakce, které probíhají za účasti iontů, například:

KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl ↓

Elektrofilní označuje heterolytické reakce organických sloučenin s elektrofily - částicemi, které nesou celý nebo zlomkový kladný náboj. Dělí se na reakce elektrofilní substituce a elektrofilní adice, například:

C6H6 + Cl2FeCl3 -> C6H5Cl + HCl

H2C \u003d CH2 + Br2 → BrCH2-CH2Br

Nukleofilní označuje heterolytické reakce organických sloučenin s nukleofily – částicemi, které nesou celočíselný nebo zlomkový záporný náboj. Dělí se na nukleofilní substituční a nukleofilní adiční reakce, například:

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

Klasifikace organických reakcí

Klasifikace organických reakcí je uvedena v tabulce:

chemické reakce- jedná se o procesy, v jejichž důsledku z některých látek vznikají jiné, lišící se od nich složením a (nebo) strukturou.

Klasifikace reakcí:

1. 
   Podle počtu a složení reaktantů a reakčních produktů:

1. 
   Reakce, které probíhají beze změny složení látky:

V anorganické chemii jsou to reakce přeměny některých alotropních modifikací na jiné:

C (grafit) → C (diamant); P (bílá) → P (červená).

V organické chemii se jedná o izomerizační reakce - reakce, v jejichž důsledku z molekul jedné látky vznikají molekuly jiných látek stejného kvalitativního i kvantitativního složení, tzn. se stejným molekulárním vzorcem, ale jinou strukturou.

CH2-CH2-CH3 -> CH3-CH-CH3

n-butan 2-methylpropan (isobutan)

1. 
   Reakce, ke kterým dochází při změně složení látky:

a) Složené reakce (v organické chemii adiční) - reakce, při kterých ze dvou nebo více látek vzniká ještě jeden komplex: S + O 2 → SO 2

V organické chemii jsou to reakce hydrogenace, halogenace, hydrohalogenace, hydratace a polymerace.

CH2 \u003d CH2 + HOH → CH3 - CH2OH

b) Rozkladné reakce (v organické chemii eliminace, eliminace) - reakce, při kterých z jedné komplexní látky vzniká několik nových látek:

CH3 - CH2OH → CH2 \u003d CH2 + H20

2KNO3 →2KNO2 + O2

V organické chemii jsou příklady štěpných reakcí dehydrogenace, dehydratace, dehydrohalogenace, krakování.

c) Substituční reakce - reakce, při kterých atomy jednoduché látky nahrazují atomy prvku ve složité látce (v organické chemii jsou dvě složité látky často reaktanty a reakční produkty).

CH4 + Cl2 -> CH3CI + HC1; 2Na+ 2H20 -> 2NaOH + H2

Příkladů substitučních reakcí, které nejsou doprovázeny změnou oxidačních stavů atomů, je extrémně málo. Je třeba poznamenat reakci oxidu křemičitého se solemi kyselin obsahujících kyslík, které odpovídají plynným nebo těkavým oxidům:

CaC03 + Si02 \u003d CaSi03 + CO2

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

d) Výměnné reakce - reakce, při kterých si dvě složité látky vyměňují své složky:

NaOH + HCl → NaCl + H20,
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O

1. 
   Změnou oxidačních stavů chemických prvků, které tvoří látky

1. 
   Reakce spojené se změnou oxidačních stavů nebo OVR:

∙2| N +5 + 3e - → N +2 (redukční proces, prvek - oxidační činidlo),

∙3| Cu 0 - 2e - → Cu +2 (oxidační proces, prvek - redukční činidlo),

8HN03 + 3Cu -> 3Cu(N03)2 + 2NO + 4H20.

V organické chemii:

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

1. 
   Reakce, které probíhají beze změny oxidačních stavů chemických prvků:

Li 2 O + H 2 O → 2 LiOH,
HCOOH + CH3OH → HCOOCH3 + H20

1. 
   Tepelným efektem

1. 
   Exotermické reakce probíhají s uvolňováním energie:

C + O 2 → CO 2 + Q,
CH 4 + 2O 2 -> CO 2 + 2H20 + Q

1. 
   Endotermické reakce probíhají s absorpcí energie:

СaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

C12H26 -> C6H14 + C6H12-Q

1. 
   Podle stavu agregace reaktantů

1. 
   Heterogenní reakce - reakce, ve kterých jsou reaktanty a reakční produkty v různých stavech agregace:

Fe(tv) + CuSO 4 (roztok) → Cu(tv) + FeSO 4 (roztok),
CaC2 (tv) + 2H20 (l) → Ca (OH)2 (roztok) + C2H2 (g)

1. 
   Homogenní reakce - reakce, ve kterých jsou reaktanty a reakční produkty ve stejném stavu agregace:

H2 (g) + Cl2 (g) → 2HCl (g),
2C2H2 (g) + 502 (g) → 4C02 (g) + 2H20 (g)

1. 
   Podle účasti katalyzátoru

1. 
   Nekatalytické reakce, které probíhají bez účasti katalyzátoru:

2H2 + O2 → 2H20, C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H20

1. 
   Katalytické reakce, které probíhají za účasti katalyzátorů:

MnO2

2H202 -> 2H20 + 02

1. 
   Vůči

1. 
   Nevratné reakce probíhají za těchto podmínek pouze jedním směrem:

C2H4 + 302 -> 2C02 + 2H20

1. 
   Reverzibilní reakce za těchto podmínek probíhají současně ve dvou opačných směrech: N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

1. 
   Podle mechanismu proudění

1. 
   radikální mechanismus.

A: B → A + + B

Dochází k homolytickému (ekvivalentnímu) štěpení vazby. Při hemolytické ruptuře se dvojice elektronů tvořících vazbu rozdělí tak, že každá ze vzniklých částic přijme jeden elektron. V tomto případě vznikají radikály – nenabité částice s nepárovými elektrony. Radikály jsou velmi reaktivní částice, reakce s nimi probíhají v plynné fázi vysokou rychlostí a často s explozí.

Mezi radikály a molekulami vzniklými během reakce probíhají radikálové reakce:

2H202 -> 2H20 + 02

CH4 + Cl2 → CH3CI + HCl

Příklady: spalovací reakce organických a anorganických látek, syntéza vody, čpavku, reakce halogenace a nitrace alkanů, izomerizace a aromatizace alkanů, katalytická oxidace alkanů, polymerace alkenů, vinylchlorid atd.

1. 
   Iontový mechanismus.

A: B → :A - + B +

Dochází k heterolytickému (nerovnému) rozpadu vazby, přičemž oba elektrony vazby zůstávají s jednou z dříve vázaných částic. Vznikají nabité částice (kationty a anionty).

Iontové reakce probíhají v roztocích mezi ionty již přítomnými nebo vzniklými během reakce.

Například v anorganické chemii jde o interakci elektrolytů v roztoku, v organické chemii jsou to adiční reakce na alkeny, oxidace a dehydrogenace alkoholů, substituce alkoholové skupiny a další reakce, které charakterizují vlastnosti aldehydů a karboxylových kyselin.

1. 
   Podle typu energie, která spouští reakci:

1. 
   Při vystavení světelným kvantům dochází k fotochemickým reakcím. Například syntéza chlorovodíku, interakce metanu s chlorem, produkce ozonu v přírodě, procesy fotosyntézy atd.
2. 
   Radiační reakce jsou iniciovány vysokoenergetickým zářením (rentgenové záření, γ záření).
3. 
   Elektrochemické reakce jsou iniciovány elektrickým proudem např. při elektrolýze.
4. 
   Termochemické reakce jsou iniciovány tepelnou energií. Patří mezi ně všechny endotermické reakce a mnoho exotermických reakcí, které vyžadují teplo k zahájení.

Klasifikace chemických reakcí v anorganické a organické chemii

Chemické reakce neboli chemické jevy jsou procesy, v jejichž důsledku se z některých látek tvoří jiné, lišící se od nich složením a (nebo) strukturou.

Při chemických reakcích nutně dochází ke změně látek, při kterých dochází k přerušování starých vazeb a vzniku nových vazeb mezi atomy.

Chemické reakce je třeba odlišit od jaderné reakce. V důsledku chemické reakce se celkový počet atomů každého chemického prvku ani jeho izotopové složení nemění. Jinou věcí jsou jaderné reakce - procesy přeměny atomových jader v důsledku jejich interakce s jinými jádry nebo elementárními částicemi, například přeměna hliníku na hořčík:

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

Klasifikace chemických reakcí je mnohostranná, tzn. Může být založen na různých funkcích. Ale pod kterýmkoli z těchto příznaků lze připsat reakce jak mezi anorganickými, tak mezi organickými látkami.

Zvažte klasifikaci chemických reakcí podle různých kritérií.

Klasifikace chemických reakcí podle počtu a složení reaktantů. Reakce, které probíhají beze změny složení látky

V anorganické chemii takové reakce zahrnují procesy získávání alotropních modifikací jednoho chemického prvku, například:

$С_((grafit))⇄С_((diamant))$

$S_((rombický))⇄S_((monoklinický))$

$P_((bílá))⇄P_((červená))$

$Sn_((bílá plechovka))⇄Sn_((šedá plechovka))$

$3O_(2(kyslík))⇄2O_(3(ozón))$.

V organické chemii může tento typ reakcí zahrnovat izomerizační reakce, které probíhají, aniž by se změnilo nejen kvalitativní, ale i kvantitativní složení molekul látek, například:

1. Izomerizace alkanů.

Reakce izomerace alkanů má velký praktický význam, protože. izostrukturní uhlovodíky jsou méně náchylné k detonaci.

2. Izomerizace alkenů.

3. Izomerizace alkynů(reakce A. E. Favorského).

4. Izomerizace halogenalkanů(A. E. Favorsky).

5. Izomerizace kyanátu amonného při zahřívání.

Poprvé byla močovina syntetizována F. Wehlerem v roce 1882 izomerací kyanátu amonného při zahřívání.

Reakce spojené se změnou složení látky

Existují čtyři typy takových reakcí: sloučeniny, rozklady, substituce a výměny.

1. Spojovací reakce- Jedná se o reakce, při kterých dvě nebo více látek tvoří jednu komplexní látku.

V anorganické chemii lze uvažovat o celé řadě reakcí sloučenin na příkladu reakcí pro získání kyseliny sírové ze síry:

1) získání oxidu sírového (IV):

$S+O_2=SO_2$ — ze dvou jednoduchých látek vzniká jedna komplexní látka;

2) výroba oxidu sírového (VI):

$2SO_2+O_2(⇄)↖(t,p,kat.)2SO_3$ - z jednoduchých a složitých látek vzniká jedna komplexní látka;

3) získání kyseliny sírové:

$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ — jedna sloučenina vzniká ze dvou komplexních látek.

Příkladem složené reakce, při které se z více než dvou výchozích látek vytvoří jedna komplexní látka, je konečná fáze výroby kyseliny dusičné:

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

V organické chemii se reakce sloučenin běžně označují jako adiční reakce. Celou řadu takových reakcí lze uvažovat na příkladu bloku reakcí charakterizujících vlastnosti nenasycených látek, například ethylenu:

1) hydrogenační reakce - přidání vodíku:

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

2) hydratační reakce - přidání vody:

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

3) polymerační reakce:

$(nCH_2=CH_2)↙(ethylen)(→)↖(p,kat.,t°)((-CH_2-CH_2-)_n)↙(polyethylen)$

2. Rozkladné reakce Jde o reakce, při kterých z jedné komplexní látky vzniká více nových látek.

V anorganické chemii lze uvažovat o celé řadě takových reakcí na příkladu bloku reakcí pro získání kyslíku laboratorními metodami:

1) rozklad oxidu rtuťnatého (II):

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$ — z jedné komplexní látky vznikají dvě jednoduché látky;

2) rozklad dusičnanu draselného:

$2KNO_3(→)↖(t°)2KNO_2+O_2$ — z jedné komplexní látky vzniká jedna jednoduchá a jedna složitá látka;

3) rozklad manganistanu draselného:

$2KMnO_4(→)↖(t°)K_2MnO_4+MnO_2+O_2$ — z jedné komplexní látky vznikají dvě složité a jedna jednoduchá, tzn. tři nové látky.

V organické chemii lze rozkladné reakce uvažovat na příkladu bloku reakcí pro výrobu ethylenu v laboratoři a průmyslu:

1) reakce dehydratace (štěpení vody) ethanolu:

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

2) reakce dehydrogenace (eliminace vodíku) etanu:

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

3) krakovací (štěpící) reakce propanu:

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

3. Substituční reakce- jedná se o reakce, při kterých atomy jednoduché látky nahrazují atomy prvku ve složité látce.

V anorganické chemii je příkladem takových procesů blok reakcí, které charakterizují vlastnosti například kovů:

1) interakce alkalických kovů a kovů alkalických zemin s vodou:

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

2) interakce kovů s kyselinami v roztoku:

$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2$;

3) interakce kovů se solemi v roztoku:

$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$

4) metalotermie:

$2Al+Cr_2O_3(→)↖(t°)Al_2O_3+2Cr$.

Předmětem studia organické chemie nejsou jednoduché látky, ale pouze sloučeniny. Proto jako příklad substituční reakce uvádíme nejcharakterističtější vlastnost nasycených sloučenin, zejména metanu, schopnost jejich atomů vodíku nahradit atomy halogenu:

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

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

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

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

Dalším příkladem je bromace aromatické sloučeniny (benzen, toluen, anilin):

Věnujme pozornost zvláštnosti substitučních reakcí v organických látkách: v důsledku takových reakcí nevzniká jednoduchá a složitá látka jako v anorganické chemii, ale dvě složité látky.

V organické chemii substituční reakce také zahrnují některé reakce mezi dvěma komplexními látkami, například nitrace benzenu:

$C_6H_6+(HNO_3)↙(benzen)(→)↖(H_2SO_4(konc.),t°)(C_6H_5NO_2)↙(nitrobenzen)+H_2O$

Formálně jde o výměnnou reakci. Skutečnost, že se jedná o substituční reakci, se ukáže až při zvážení jejího mechanismu.

4. Směnné reakce- jedná se o reakce, při kterých si dvě složité látky vyměňují své složky.

Tyto reakce charakterizují vlastnosti elektrolytů a probíhají v roztocích podle Bertholletova pravidla, tzn. pouze pokud je výsledkem sraženina, plyn nebo látka s nízkou disociací (například $H_2O$).

V anorganické chemii to může být blok reakcí charakterizujících například vlastnosti alkálií:

1) neutralizační reakce, která je spojena s tvorbou soli a vody:

$NaOH+HNO_3=NaNO_3+H_2O$

nebo v iontové formě:

$OH^(-)+H^(+)=H_20$;

2) reakce mezi alkálií a solí, která probíhá za vzniku plynu:

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

nebo v iontové formě:

$NH_4^(+)+OH^(-)=NH_3+H_20$;

3) reakce mezi alkálií a solí, která pokračuje tvorbou sraženiny:

$CuSO_4+2KOH=Cu(OH)_2↓+K_2SO_4$

nebo v iontové formě:

$Cu^(2+)+2OH^(-)=Cu(OH)_2↓$

V organické chemii lze uvažovat o bloku reakcí charakterizujících například vlastnosti kyseliny octové:

1) reakce probíhající za vzniku slabého elektrolytu - $H_2O$:

$CH_3COOH+NaOH⇄NaCH_3COO+H_2O$

$CH_3COOH+OH^(-)⇄CH_3COO^(-)+H_20$;

2) reakce probíhající s tvorbou plynu:

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

3) reakce probíhající s tvorbou sraženiny:

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

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

Klasifikace chemických reakcí podle změny oxidačních stavů chemických prvků tvořících látky

Reakce, ke kterým dochází při změně oxidačních stavů prvků, neboli redoxní reakce.

Patří mezi ně mnoho reakcí, včetně všech substitučních reakcí, jakož i reakce kombinace a rozkladu, kterých se účastní alespoň jedna jednoduchá látka, například:

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

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(redukční činidlo)(→)↖(oxidace)(Mg)↖(+2)$

$((2H)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oxidační činidlo)(→)↖(redukce)(H_2)↖(0)$

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

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(redukční činidlo)(→)↖(oxidace)(Mg)↖(+2)|4|2$

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

Jak si pamatujete, komplexní redoxní reakce jsou sestavovány pomocí metody elektronové rovnováhy:

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

$((Fe)↖(0)-3(e)↖(-))↙(redukční činidlo)(→)↖(oxidace)(Fe)↖(+3)|2$

$((S)↖(+6)+2(e)↖(-))↙(oxidační činidlo)(→)↖(redukce)(S)↖(+4)|3$

V organické chemii mohou vlastnosti aldehydů sloužit jako nápadný příklad redoxních reakcí:

1. Aldehydy se redukují na odpovídající alkoholy:

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

$((C)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oxidační činidlo)(→)↖(redukce)(C)↖(-1)|1$

$((H_2)↖(0)-2(e)↖(-))↙(redukční činidlo)(→)↖(oxidace)2(H)↖(+1)|1$

2. Aldehydy se oxidují na odpovídající kyseliny:

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

$((C)↖(+1)-2(e)↖(-))↙(redukční činidlo)(→)↖(oxidace)(C)↖(+3)|1$

$(2(Ag)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oxidační činidlo)(→)↖(redukce)2(Ag)↖(0)|1$

Reakce, které probíhají beze změny oxidačních stavů chemických prvků.

Patří sem například všechny iontoměničové reakce a také:

• mnoho složených reakcí:

$Li_2O+H_2O=2LiOH;$

• mnoho rozkladných reakcí:

$2Fe(OH)_3(→)↖(t°)Fe_2O_3+3H_2O;$

• esterifikační reakce:

$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.

Klasifikace chemických reakcí podle tepelného účinku

Podle tepelného účinku se reakce dělí na exotermické a endotermické.

exotermické reakce.

Tyto reakce probíhají s uvolňováním energie.

Patří sem téměř všechny složené reakce. Vzácnou výjimkou jsou endotermické reakce syntézy oxidu dusnatého (II) z dusíku a kyslíku a reakce plynného vodíku s pevným jódem:

$N_2+O_2=2NE – Q$,

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

Exotermické reakce, které probíhají s uvolňováním světla, se označují jako spalovací reakce, například:

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

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

Hydrogenace ethylenu je příkladem exotermické reakce:

$CH_2=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3-CH_3+Q$

Běží při pokojové teplotě.

Endotermické reakce

Tyto reakce probíhají s absorpcí energie.

Je zřejmé, že k nim patří téměř všechny rozkladné reakce, například:

a) pálení vápence:

$CaCO_3(→)↖(t°)CaO+CO_2-Q;$

b) krakování butanu:

Množství energie uvolněné nebo absorbované při reakci se nazývá tepelný účinek reakce a rovnice chemické reakce indikující tento efekt se nazývá termochemická rovnice, například:

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

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

Klasifikace chemických reakcí podle stavu agregace reagujících látek (fázové složení)

heterogenní reakce.

Jedná se o reakce, ve kterých jsou reaktanty a reakční produkty v různých stavech agregace (v různých fázích):

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

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

homogenní reakce.

Jedná se o reakce, ve kterých jsou reaktanty a reakční produkty ve stejném stavu agregace (ve stejné fázi):

Klasifikace chemických reakcí podle účasti katalyzátoru

nekatalytické reakce.

Nekatalytické reakce probíhají bez účasti katalyzátoru:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$,

$C_2H_4+3O_2(→)↖(t°)2CO_2+2H_2O$.

katalytické reakce.

probíhají katalytické reakce s katalyzátorem:

$2KClO_3(→)↖(MnO_2,t°)2KCl+3O_2,$

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

Protože všechny biologické reakce probíhající v buňkách živých organismů probíhají za účasti speciálních biologických katalyzátorů proteinové povahy - enzymů, patří všechny ke katalytickým nebo přesněji enzymatické.

Je třeba poznamenat, že více než 70 % $ v chemickém průmyslu používá katalyzátory.

Klasifikace chemických reakcí podle směru

nevratné reakce.

nevratné reakce proudit za těchto podmínek pouze jedním směrem.

Patří sem všechny výměnné reakce doprovázené tvorbou sraženiny, plynu nebo nízkodisociující látky (vody) a všechny spalovací reakce.

vratné reakce.

Reverzibilní reakce za těchto podmínek probíhají současně ve dvou opačných směrech.

Většina těchto reakcí je.

V organické chemii se znak vratnosti odráží v názvech - antonymech procesů:

• hydrogenace - dehydrogenace;
• hydratace - dehydratace;
• polymerace - depolymerizace.

Všechny esterifikační reakce jsou reverzibilní (opačný proces, jak víte, se nazývá hydrolýza) a hydrolýza proteinů, esterů, sacharidů, polynukleotidů. Reverzibilita je základem nejdůležitějšího procesu v živém organismu – metabolismu.

chemické reakce- jedná se o procesy, v jejichž důsledku z některých látek vznikají jiné, lišící se od nich složením a (nebo) strukturou.

Klasifikace reakcí:

já Podle počtu a složení reaktantů a reakčních produktů:

1) Reakce, které probíhají beze změny složení látky:

V anorganické chemii jsou to reakce přeměny některých alotropních modifikací na jiné:

C (grafit) → C (diamant); P (bílá) → P (červená).

V organické chemii se jedná o izomerizační reakce - reakce, v jejichž důsledku z molekul jedné látky vznikají molekuly jiných látek stejného kvalitativního i kvantitativního složení, tzn. se stejným molekulárním vzorcem, ale jinou strukturou.

CH2-CH2-CH3 -> CH3-CH-CH3

n-butan 2-methylpropan (isobutan)

2) Reakce, ke kterým dochází při změně složení látky:

a) Složené reakce (v organické chemii adiční) - reakce, při kterých ze dvou nebo více látek vzniká ještě jeden komplex: S + O 2 → SO 2

V organické chemii jsou to reakce hydrogenace, halogenace, hydrohalogenace, hydratace a polymerace.

CH2 \u003d CH2 + HOH → CH3 - CH2OH

b) Rozkladné reakce (v organické chemii eliminace, eliminace) - reakce, při kterých z jedné komplexní látky vzniká několik nových látek:

CH3 - CH2OH → CH2 \u003d CH2 + H20

2KNO3 →2KNO2 + O2

V organické chemii jsou příklady štěpných reakcí dehydrogenace, dehydratace, dehydrohalogenace a krakování.

c) Substituční reakce - reakce, při kterých atomy jednoduché látky nahrazují atomy prvku ve složité látce (v organické chemii jsou dvě složité látky často reaktanty a reakční produkty).

CH4 + Cl2 -> CH3CI + HC1; 2Na+ 2H20 -> 2NaOH + H2

Příkladů substitučních reakcí, které nejsou doprovázeny změnou oxidačních stavů atomů, je extrémně málo. Je třeba poznamenat reakci oxidu křemičitého se solemi kyselin obsahujících kyslík, které odpovídají plynným nebo těkavým oxidům:

CaC03 + Si02 \u003d CaSi03 + CO2

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

d) Výměnné reakce - reakce, při kterých si dvě složité látky vyměňují své složky:

NaOH + HCl → NaCl + H20,
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O

II. Změnou oxidačních stavů chemických prvků, které tvoří látky

1) Reakce, ke kterým dochází se změnou oxidačních stavů nebo OVR:

∙2| N +5 + 3e - → N +2 (redukční proces, prvek - oxidační činidlo),

∙3| Cu 0 - 2e - → Cu +2 (oxidační proces, prvek - redukční činidlo),

8HN03 + 3Cu -> 3Cu(N03)2 + 2NO + 4H20.

V organické chemii:

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

2) Reakce, které probíhají beze změny oxidačních stavů chemických prvků:

Li 2 O + H 2 O → 2 LiOH,
HCOOH + CH3OH → HCOOCH3 + H20

III. Tepelným efektem

1) Exotermické reakce probíhají s uvolňováním energie:

C + O 2 → CO 2 + Q,
CH 4 + 2O 2 -> CO 2 + 2H20 + Q

2) Endotermické reakce probíhají absorpcí energie:

СaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

C12H26 -> C6H14 + C6H12-Q

IV. Podle stavu agregace reaktantů

1) Heterogenní reakce - reakce, ve kterých jsou reaktanty a reakční produkty v různých stavech agregace:

Fe(tv) + CuSO 4 (roztok) → Cu(tv) + FeSO 4 (roztok),
CaC2 (tv) + 2H20 (l) → Ca (OH)2 (roztok) + C2H2 (g)

2) Homogenní reakce - reakce, ve kterých jsou reaktanty a reakční produkty ve stejném stavu agregace:

H2 (g) + Cl2 (g) → 2HCl (g),
2C2H2 (g) + 502 (g) → 4C02 (g) + 2H20 (g)

proti. Podle účasti katalyzátoru

1) Nekatalytické reakce, které probíhají bez účasti katalyzátoru:

2H2 + O2 → 2H20, C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H20

2) Katalytické reakce probíhající za účasti katalyzátorů:

2H202 -> 2H20 + 02

VI. Vůči

1) Nevratné reakce probíhají za těchto podmínek pouze jedním směrem:

C2H4 + 302 -> 2C02 + 2H20

2) Reverzibilní reakce za těchto podmínek probíhají současně ve dvou opačných směrech: N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

VII. Podle mechanismu proudění

1) Radikální mechanismus.

A: B → A + + B

Dochází k homolytickému (ekvivalentnímu) štěpení vazby. Při hemolytické ruptuře se dvojice elektronů tvořících vazbu rozdělí tak, že každá ze vzniklých částic přijme jeden elektron. V tomto případě vznikají radikály – nenabité částice s nepárovými elektrony. Radikály jsou velmi reaktivní částice, reakce s nimi probíhají v plynné fázi vysokou rychlostí a často s explozí.

Mezi radikály a molekulami vzniklými během reakce probíhají radikálové reakce:

2H202 -> 2H20 + 02

CH4 + Cl2 → CH3CI + HCl

Příklady: spalovací reakce organických a anorganických látek, syntéza vody, čpavku, reakce halogenace a nitrace alkanů, izomerizace a aromatizace alkanů, katalytická oxidace alkanů, polymerace alkenů, vinylchlorid atd.

2) Iontový mechanismus.

A: B → :A - + B +

Dochází k heterolytickému (nerovnému) rozpadu vazby, přičemž oba elektrony vazby zůstávají s jednou z dříve vázaných částic. Vznikají nabité částice (kationty a anionty).

Iontové reakce probíhají v roztocích mezi ionty již přítomnými nebo vzniklými během reakce.

Například v anorganické chemii jde o interakci elektrolytů v roztoku, v organické chemii jsou to adiční reakce na alkeny, oxidace a dehydrogenace alkoholů, substituce alkoholové skupiny a další reakce, které charakterizují vlastnosti aldehydů a karboxylových kyselin.

VIII. Podle typu energie, která spouští reakci:

1) Při vystavení světelným kvantům dochází k fotochemickým reakcím. Například syntéza chlorovodíku, interakce metanu s chlorem, produkce ozonu v přírodě, procesy fotosyntézy atd.

2) Radiační reakce jsou iniciovány vysokoenergetickým zářením (rentgenové záření, γ záření).

3) Elektrochemické reakce jsou iniciovány elektrickým proudem např. při elektrolýze.

4) Termochemické reakce jsou iniciovány tepelnou energií. Patří mezi ně všechny endotermické reakce a mnoho exotermických reakcí, které vyžadují teplo k zahájení.