Példák a heterogén reakciók a szerves kémiában. A kémiai reakciók osztályozása a szerves és szervetlen kémiában. Karbonsavak. V. A katalizátor közreműködésével

Reakció típusa

Példa

nem jár együtt az összetétel változásával

Allotróp módosítások

C (grafit) C (gyémánt)

az anyagok összetételének megváltozásával

hő felszabadulásával vagy elnyelésével

Az oxidációs állapot változásával

Felé

A fázisösszetétel változásával

A katalizátor használatával

3. függelék

Írja fel a metán égési reakciójának termokémiai egyenletét, ha ismert, hogy 5,6 liter gáz (n.u.) elégetésekor 225 kJ hő szabadul fel!

Ha 18 g alumíniumot oxigénnel egyesítünk, 547 kJ hő szabadul fel. Írja fel a reakció termokémiai egyenletét!

MEGHATÁROZÁS

Kémiai reakció Az anyagok átalakulásának nevezik, amelynek során összetételük és (vagy) szerkezetük megváltozik.

A kémiai reakciók alatt leggyakrabban a kiindulási anyagok (reagensek) végtermékekké (termékekké) való átalakulásának folyamatát értjük.

A kémiai reakciókat a kiindulási anyagok és reakciótermékek képleteit tartalmazó kémiai egyenletekkel írjuk le. A tömegmegmaradás törvénye szerint az egyes elemek atomjainak száma a bal és jobb oldalain kémiai egyenlet ugyanaz. Általában az egyenlet bal oldalára írjuk a kiindulási anyagok képleteit, a jobb oldalon pedig a termékek képleteit. Az egyenlet bal és jobb oldalán lévő egyes elemek atomszámának egyenlőségét úgy érjük el, hogy az anyagok képletei elé egész számú sztöchiometrikus együtthatót helyezünk.

A kémiai egyenletek tartalmazhatnak további információ a reakció sajátosságairól: hőmérséklet, nyomás, sugárzás stb., amit az egyenlőségjel felett (vagy „alatt”) megfelelő szimbólum jelez.

Minden kémiai reakció több osztályba sorolható, amelyek bizonyos jellemzőkkel rendelkeznek.

A kémiai reakciók osztályozása a kiindulási és a keletkező anyagok száma és összetétele szerint

E besorolás szerint a kémiai reakciókat kombinációs, bomlási, helyettesítési, kicserélődési reakciókra osztják.

Ennek eredményeként összetett reakciók két vagy több (összetett vagy egyszerű) anyagból egy új anyag keletkezik. V Általános nézet egy ilyen kémiai reakció egyenlete így fog kinézni:

Például:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

2Mg + O 2 = 2MgO.

2FеСl 2 + Сl 2 = 2FеСl 3

A vegyület reakciói a legtöbb esetben exotermek, pl. folytassa a hőleadást. Ha a reakcióban egyszerű anyagok vesznek részt, akkor az ilyen reakciók leggyakrabban redoxreakciók (ORR), azaz. folytassa az elemek oxidációs állapotának megváltoztatásával. Lehetetlen egyértelműen megmondani, hogy egy vegyület összetett anyagok közötti reakciója az OVR-hez tartozik-e.

Azokat a reakciókat, amelyek eredményeként egy összetett anyagból több új (összetett vagy egyszerű) anyag keletkezik, az ún. bomlási reakciók... Általában a kémiai bomlási egyenlet így fog kinézni:

Például:

CaCO 3 CaO + CO 2 (1)

2H 2 O = 2H 2 + O 2 (2)

CuSO 4 × 5H 2 O = CuSO 4 + 5H 2 O (3)

Cu (OH) 2 = CuO + H 2 O (4)

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

2SO 3 = 2SO 2 + O 2 (6)

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O (7)

A legtöbb bomlási reakció melegítés hatására megy végbe (1,4,5). Hatására bomlás lehetséges elektromos áram(2). Kristályos hidrátok, savak, bázisok és sók bomlása oxigéntartalmú savak(1, 3, 4, 5, 7) az elemek oxidációs állapotának megváltoztatása nélkül megy végbe, azaz. ezek a reakciók nem tartoznak az OVR-hez. Az OVP bomlási reakciói közé tartozik az oxidok, savak és sók lebontása, elemek alkotják magasabb oxidációs állapotban (6).

A bomlási reakciók a szerves kémiában is megtalálhatók, de más néven - krakkolás (8), dehidrogénezés (9):

C18H38 = C9H18 + C9H20 (8)

C4H10 = C4H6 + 2H2 (9)

Nál nél helyettesítési reakciók egy egyszerű anyag kölcsönhatásba lép egy összetett anyaggal, új egyszerű és új összetett anyagot képezve. Általánosságban elmondható, hogy a helyettesítés kémiai reakciójának egyenlete a következőképpen néz ki:

Például:

2Аl + Fe 2 O 3 = 2Fе + Аl 2 О 3 (1)

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (2)

2KBr + Cl 2 = 2KCl + Br 2 (3)

2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Сl 2 (4)

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

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

CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl (7)

A szubsztitúciós reakciók többnyire redox reakciók (1-4, 7). Kevés példa van olyan bomlási reakciókra, amelyek során az oxidációs állapot nem változik (5, 6).

Cserereakciók nevezzük azokat a reakciókat, amelyek az összetett anyagok között lejátszódnak, amelyek során kicserélik alkotórészeiket. Általában ezt a kifejezést olyan reakciókra használják, amelyekben ionok vesznek részt vizesoldat... Általában a kémiai cserereakció egyenlete így fog kinézni:

AB + CD = AD + CB

Például:

CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O (1)

NaOH + HCl = NaCl + H 2 O (2)

NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2 (3)

AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)

СrСl 3 + ЗNаОН = Сr (ОН) 3 ↓ + ЗNAСl (5)

A metabolikus reakciók nem redoxok. Ezen cserereakciók speciális esetei a semlegesítési reakciók (savak lúgokkal való kölcsönhatásának reakciói) (2). A cserereakciók abban az irányban mennek végbe, ahol az anyagok legalább egyike a formában távozik a reakciószférából gáznemű anyag(3), üledék (4, 5) vagy alacsony disszociációjú vegyület, leggyakrabban víz (1, 2).

A kémiai reakciók osztályozása az oxidációs állapot változásai szerint

A reagenseket és reakciótermékeket alkotó elemek oxidációs állapotának változásától függően minden kémiai reakció redoxra (1, 2) és oxidációs állapot változása nélkül (3, 4) megy végbe.

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

Mg 0 - 2e = Mg 2+ (redukálószer)

C 4+ + 4e = C 0 (oxidálószer)

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

Fe 2+ -e = Fe 3+ (redukálószer)

N 5+ + 3e = N 2+ (oxidálószer)

AgNO 3 + HCl = AgCl ↓ + HNO 3 (3)

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

A kémiai reakciók termikus osztályozása

Attól függően, hogy a reakció során hő (energia) szabadul fel vagy nyelődik el, az összes kémiai reakciót hagyományosan exo - (1, 2) és endoterm (3) reakciókra osztják. A reakció során felszabaduló vagy elnyelt hőmennyiséget (energia) a reakció hőhatásának nevezzük. Ha az egyenletben megadjuk a felszabaduló vagy elnyelt hő mennyiségét, akkor az ilyen egyenleteket termokémiainak nevezzük.

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

2Mg + O 2 = 2MgO + 602,5 kJ (2)

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

A kémiai reakciók osztályozása a reakció iránya szerint

A reakció irányában reverzibilis ( kémiai folyamatok amelyek termékei ugyanolyan körülmények között képesek reakcióba lépni egymással, mint ahogyan előállították, a kiindulási anyagok képződésével, és irreverzibilis (kémiai folyamatok, amelyek termékei nem képesek reakcióba lépni egymással kiindulási anyagok képződése).

Reverzibilis reakciók esetén az egyenletet általános formában a következőképpen írják le:

A + B ↔ AB

Például:

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

Az irreverzibilis reakciók példái a következő reakciók:

2KSlO 3 → 2KSl + 3O 2

С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 → 6СО 2 + 6Н 2 О

A reakció visszafordíthatatlanságát bizonyítja, hogy reakciótermékként gáznemű anyag, csapadék vagy kis mértékben disszociálódó vegyület, leggyakrabban víz szabadul fel.

A kémiai reakciók osztályozása katalizátor jelenléte alapján

Ebből a szempontból megkülönböztetünk katalitikus és nem katalitikus reakciókat.

A katalizátor olyan anyag, amely felgyorsítja a kémiai reakció lefolyását. A katalizátorokat érintő reakciókat katalitikusnak nevezzük. Néhány reakció általában lehetetlen katalizátor jelenléte nélkül:

2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (katalizátor MnO 2)

Gyakran a reakciótermékek egyike katalizátorként szolgál, amely felgyorsítja ezt a reakciót (autokatalitikus reakciók):

MeO + 2HF = MeF 2 + H 2 O, ahol Me egy fém.

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

A kémiai reakciók osztályozása a szervetlen és szerves kémiában

A kémiai reakciók vagy kémiai jelenségek olyan folyamatok, amelyek eredményeként egyes anyagokból mások képződnek, amelyek összetételükben és (vagy) szerkezetükben különböznek tőlük.

A kémiai reakciók során szükségszerűen bekövetkezik az anyagok változása, melynek során a régi kötések megszakadnak, és új kötések jönnek létre az atomok között.

A kémiai reakciókat meg kell különböztetni nukleáris reakciók. Kémiai reakció eredményeként teljes szám az egyes kémiai elemek atomjai és izotóp-összetétele nem változik. Más kérdés a magreakciók - az atommagok átalakulási folyamatai más atommagokkal, ill. elemi részecskék például az alumínium átalakítása magnéziummá:

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

A kémiai reakciók osztályozása sokrétű, i.e. különféle tulajdonságokon alapulhat. De ezen jelek bármelyikének tulajdoníthatók a szervetlen és szerves anyagok közötti reakciók.

Fontolja meg a kémiai reakciók osztályozását különböző kritériumok szerint.

A kémiai reakciók osztályozása a reagáló anyagok száma és összetétele szerint. Reakciók az anyag összetételének megváltoztatása nélkül

A szervetlen kémiában az ilyen reakciók magukban foglalják az egyik kémiai elem allotróp módosulásának előállítását, például:

$ С _ ((grafit)) ⇄С _ ((gyémánt)) $

$ S _ ((rombikus)) ⇄S _ ((monoklinikus)) $

$ R _ ((fehér)) ⇄P _ ((piros)) $

$ Sn _ ((fehér ón)) ⇄ Sn _ ((szürke ón)) $

$ 3O_ (2 (oxigén)) ⇄2O_ (3 (ózon)) $.

A szerves kémiában ez a fajta reakció az izomerizációs reakcióknak tulajdonítható, amelyek anélkül mennek végbe, hogy nemcsak az anyagok molekuláinak minőségi, hanem mennyiségi összetételét is megváltoztatnák, például:

1. Alkánok izomerizációja.

Az alkánok izomerizációs reakciója nagy gyakorlati jelentőséggel bír, hiszen izostroy szénhidrogének kevésbé robbanékonyak.

2. Alkének izomerizációja.

3. Alkinek izomerizációja(A.E. Favorsky reakciója).

4. Haloalkánok izomerizációja(A. E. Favorsky).

5. Ammónium-cianát izomerizációja melegítés közben.

A karbamidot először F. Wöhler szintetizálta 1882-ben ammónium-cianát izomerizálásával hevítés közben.

Az anyag összetételének megváltozásával járó reakciók

Az ilyen reakcióknak négy típusát különböztethetjük meg: vegyület, bomlás, szubsztitúció és csere.

1. Összetett reakciók- ezek olyan reakciók, amelyek során két vagy több anyagból egy összetett anyag keletkezik.

A szervetlen kémiában a vegyületreakciók sokfélesége figyelembe vehető a kénsav kénből történő előállításának reakcióinak példáján:

1) kén-oxid előállítása (IV):

$ S + O_2 = SO_2 $ - két egyszerű anyagból egy komplex keletkezik;

2) kén-oxid (VI) előállítása:

$ 2SO_2 + O_2 (⇄) ↖ (t, p, kat.) 2SO_3 $ - egy komplex képződik egyszerű és összetett anyagból;

3) kénsav előállítása:

$ SO_3 + H_2O = H_2SO_4 $ - két összetett anyagból egy komplex keletkezik.

Példa egy összetett reakcióra, amelyben egy komplex anyag képződik kettőnél több kezdeti anyagból, a salétromsav előállításának végső szakasza lehet:

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

A szerves kémiában az összetett reakciókat általában addíciós reakcióknak nevezik. Az ilyen reakciók sokfélesége megfontolható a telítetlen anyagok, például az etilén tulajdonságait jellemző reakcióblokk példáján:

1) hidrogénezési reakció - hidrogén hozzáadása:

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

2) a hidratálás reakciója - víz hozzáadása:

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

3) polimerizációs reakció:

$ (nCH_2 = CH_2) ↙ (etilén) (→) ↖ (p, kat., t °) ((- CH_2-CH_2 -) _ n) ↙ (polietilén) $

2. Bomlási reakciók- ezek olyan reakciók, amelyek során egy összetett anyagból több új anyag keletkezik.

A szervetlen kémiában az ilyen reakciók sokfélesége figyelembe vehető egy olyan reakcióblokk példájával, amely az oxigént laboratóriumi módszerekkel nyeri el:

1) a higany(II)-oxid bomlása:

$ 2HgO (→) ↖ (t °) 2Hg + O_2 $ - egy összetett anyagból két egyszerű anyag keletkezik;

2) a kálium-nitrát bomlása:

$ 2KNO_3 (→) ↖ (t °) 2KNO_2 + O_2 $ - egy összetett anyagból egy egyszerű és egy komplex keletkezik;

3) a kálium-permanganát bomlása:

$ 2KMnO_4 (→) ↖ (t °) K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 $ - egy komplex anyagból két komplex és egy egyszerű keletkezik, i.e. három új anyag.

A szerves kémiában a bomlási reakciók szóba jöhetnek az etilén laboratóriumi és ipari előállítására szolgáló reakcióblokk példáján:

1) az etanol dehidratációjának (víz eltávolításának) reakciója:

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

2) az etán dehidrogénezésének (a hidrogén eltávolításának) reakciója:

$ CH_3 – CH_3 (→) ↖ (Cr_2O_3500 °C) CH_2 = CH_2 + H_2; $

3) a propán repedési (hasadási) reakciója:

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

3. Szubsztitúciós reakciók- ezek olyan reakciók, amelyek eredményeként egy egyszerű anyag atomjai helyettesítik egy összetett anyag elemének atomjait.

A szervetlen kémiában az ilyen folyamatokra példa egy reakcióblokk, amely például fémek tulajdonságait jellemzi:

1) alkáli- és alkáliföldfémek kölcsönhatása vízzel:

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

2) fémek kölcsönhatása oldatban lévő savakkal:

$ Zn + 2HCl = ZnCl_2 + H_2 $;

3) fémek kölcsönhatása oldatban lévő sókkal:

$ Fe + CuSO_4 = FeSO_4 + Cu; $

4) metallotermia:

$ 2Al + Cr_2O_3 (→) ↖ (t °) Al_2O_3 + 2Cr $.

A szerves kémia tanulmányozásának tárgya nem egyszerű anyagok, hanem csak vegyületek. Ezért a szubsztitúciós reakció példájaként megadjuk a korlátozó vegyületek, különösen a metán legjellemzőbb tulajdonságát - hidrogénatomjainak azt a képességét, hogy halogénatomokat helyettesítsenek:

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

$ CH_3Cl + Cl_2 → (CH_2Cl_2) ↙ (diklór-metán) + HCl $,

$ CH_2Cl_2 + Cl_2 → (CHCl_3) ↙ (triklór-metán) + HCl $,

$ CHCl_3 + Cl_2 → (CCl_4) ↙ (szén-tetraklorid) + HCl $.

Egy másik példa a brómozás aromás vegyület(benzol, toluol, anilin):

Figyeljünk a szerves anyagok szubsztitúciós reakcióinak sajátosságára: az ilyen reakciók eredményeként nem egy egyszerű és összetett anyag keletkezik, mint a szervetlen kémiában, hanem két összetett anyag.

A szerves kémiában a szubsztitúciós reakciók két összetett anyag közötti reakciókat is magukban foglalnak, például a benzol nitrálását:

$ C_6H_6 + (HNO_3) ↙ (benzol) (→) ↖ (H_2SO_4 (konc.), T °) (C_6H_5NO_2) ↙ (nitrobenzol) + H_2O $

Formálisan ez egy cserereakció. Az a tény, hogy ez egy helyettesítési reakció, csak akkor válik világossá, ha figyelembe vesszük a mechanizmusát.

4. Cserereakciók- ezek olyan reakciók, amelyek során két összetett anyag kicseréli az alkotórészeit.

Ezek a reakciók az elektrolitok tulajdonságait jellemzik, és az oldatokban Berthollet-szabály szerint mennek végbe, azaz. csak akkor, ha az eredmény csapadék, gáz vagy alacsony disszociációjú anyag (például $ H_2O $).

A szervetlen kémiában ez egy olyan reakcióblokk lehet, amely például a lúgok tulajdonságait jellemzi:

1) a semlegesítési reakció, amely só és víz képződésével megy végbe:

$ NaOH + HNO_3 = NaNO_3 + H_2O $

vagy ionos formában:

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

2) a lúg és a só reakciója, amely gázképződéssel jár:

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

vagy ionos formában:

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

3) lúg és só reakciója csapadék képződésével:

$ CuSO_4 + 2KOH = Cu (OH) _2 ↓ + K_2SO_4 $

vagy ionos formában:

$ Cu ^ (2 +) + 2OH ^ (-) = Cu (OH) _2 ↓ $

A szerves kémiában olyan reakcióblokkot vehetünk figyelembe, amely például az ecetsav tulajdonságait jellemzi:

1) a reakció egy gyenge elektrolit képződésével - $ H_2O $:

$ CH_3COOH + NaOH⇄NaCH_3COO + H_2O $

$ CH_3COOH + OH ^ (-) ⇄CH_3COO ^ (-) + H_2O $;

2) a reakció gázképződéssel:

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

3) a reakció csapadék képződésével:

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

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

A kémiai reakciók osztályozása az anyagokat alkotó kémiai elemek oxidációs állapotának változása szerint

Az elemek oxidációs állapotának megváltozásával járó reakciók vagy redox reakciók.

Ezek számos reakciót foglalnak magukban, beleértve az összes szubsztitúciós reakciót, valamint azokat a vegyület- és bomlási reakciókat, amelyekben legalább egy egyszerű anyag vesz részt, például:

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

$ ((Mg) ↖ (0) -2 (e) ↖ (-)) ↙ (redukálószer) (→) ↖ (oxidáció) (Mg) ↖ (+2) $

$ ((2H) ↖ (+1) +2 (e) ↖ (-)) ↙ (oxidálószer) (→) ↖ (redukció) (H_2) ↖ (0) $

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

$ ((Mg) ↖ (0) -2 (e) ↖ (-)) ↙ (redukálószer) (→) ↖ (oxidáció) (Mg) ↖ (+2) | 4 | 2 $

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

Emlékszel, a komplex redoxreakciókat az elektronikus egyensúlyi módszerrel állítják össze:

$ (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) ↖ (-)) ↙ (redukálószer) (→) ↖ (oxidáció) (Fe) ↖ (+3) | 2 $

$ ((S) ↖ (+6) +2 (e) ↖ (-)) ↙ (oxidálószer) (→) ↖ (redukció) (S) ↖ (+4) | 3 $

A szerves kémiában az aldehidek tulajdonságai a redox reakciók szembetűnő példájaként szolgálhatnak:

1. Az aldehideket a megfelelő alkoholokká redukálják:

$ (CH_3- (C) ↖ (+1) () ↖ (O↖ (-2)) ↙ (H↖ (+1)) + (H_2) ↖ (0)) ↙ (\ szöveg "acetaldehid") ( →) ↖ (Ni, t °) (CH_3- (C) ↖ (-1) (H_2) ↖ (+1) (O) ↖ (-2) (H) ↖ (+1)) ↙ (\ szöveg " etil-alkohol") $

$ ((C) ↖ (+1) +2 (e) ↖ (-)) ↙ (oxidálószer) (→) ↖ (redukció) (C) ↖ (-1) | 1 $

$ ((H_2) ↖ (0) -2 (e) ↖ (-)) ↙ (redukálószer) (→) ↖ (oxidáció) 2 (H) ↖ (+1) | 1 $

2. Az aldehideket a megfelelő savakká oxidálják:

$ (CH_3- (C) ↖ (+1) () ↖ (O↖ (-2)) ↙ (H↖ (+1)) + (Ag_2) ↖ (+1) (O) ↖ (-2)) ↙ (\ szöveg "acetaldehid") (→) ↖ (t °) (CH_3- (Ag) ↖ (0) (C) ↖ (+3) (O) ↖ (-2) (OH) ↖ (-2 + 1) +2 (Ag) ↖ (0) ↓) ↙ (\ szöveg "etil-alkohol") $

$ ((C) ↖ (+1) -2 (e) ↖ (-)) ↙ (redukálószer) (→) ↖ (oxidáció) (C) ↖ (+3) | 1 $

$ (2 (Ag) ↖ (+1) +2 (e) ↖ (-)) ↙ (oxidálószer) (→) ↖ (redukció) 2 (Ag) ↖ (0) | 1 $

Reakciók a kémiai elemek oxidációs állapotának megváltoztatása nélkül.

Ide tartozik például az összes ioncsere reakció, valamint:

• sok összetett reakció:

$ Li_2O + H_2O = 2LiOH; $

• számos bomlási reakció:

$ 2Fe (OH) _3 (→) ↖ (t °) Fe_2O_3 + 3H_2O; $

• észterezési reakciók:

$ HCOOH + CH_3OH⇄HCOOCH_3 + H_2O $.

A kémiai reakciók termikus osztályozása

A hőhatás szerint a reakciókat exoterm és endoterm reakciókra osztják.

Exoterm reakciók.

Ezek a reakciók az energia felszabadulásával mennek végbe.

Ide tartozik szinte az összes összetett reakció. Ritka kivételt képeznek a nitrogén-oxid (II) nitrogénből és oxigénből történő szintézisének endoterm reakciói, valamint a gáz halmazállapotú hidrogén és a szilárd jód reakciója:

$ N_2 + O_2 = 2NO - Q $,

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

A fény kibocsátásával járó exoterm reakciókat égési reakcióknak nevezzük, például:

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

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

Az etilén hidrogénezése egy példa az exoterm reakcióra:

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

Szobahőmérsékleten működik.

Endoterm reakciók

Ezek a reakciók az energia elnyelésével mennek végbe.

Nyilvánvalóan ezek szinte minden bomlási reakciót tartalmaznak, például:

a) mészkő kalcinálása:

$ CaCO_3 (→) ↖ (t °) CaO + CO_2-Q; $

b) bután krakkolása:

A reakció eredményeként felszabaduló vagy elnyelt energia mennyiségét ún reakció termikus hatása, és az ezt a hatást jelző kémiai reakció egyenletét ún termokémiai egyenlet, Például:

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

$ N_ (2 (g)) + O_ (2 (g)) = 2NO _ ((g)) - 90,4 kJ $.

A kémiai reakciók osztályozása a reagáló anyagok aggregációs állapota szerint (fázisösszetétel)

Heterogén reakciók.

Ezek olyan reakciók, amelyekben a reagensek és reakciótermékek különböző aggregációs állapotban vannak (különböző fázisokban):

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

$ CaC_ (2 (t)) + 2H_2O _ ((g)) = C_2H_2 + Ca (OH) _ (2 (p-p)) $.

Homogén reakciók.

Ezek olyan reakciók, amelyekben a reagensek és a reakciótermékek azonos aggregációs állapotban vannak (egy fázisban):

A kémiai reakciók osztályozása katalizátor részvétele szerint

Nem katalitikus reakciók.

Nem katalitikus reakciók folynak katalizátor nélkül:

$ 2HgO (→) ↖ (t °) 2Hg + O_2 $,

$ C_2H_4 + 3O_2 (→) ↖ (t °) 2CO_2 + 2H_2O $.

Katalitikus reakciók.

Katalitikus reakciók folynak katalizátor részvételével:

$ 2KClO_3 (→) ↖ (MnO_2, t °) 2KCl + 3O_2, $

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

Mivel az élő szervezetek sejtjeiben végbemenő összes biológiai reakció speciális, fehérje jellegű biológiai katalizátorok - enzimek - részvételével megy végbe, ezek mind a katalitikus, pontosabban enzimatikus.

Meg kell jegyezni, hogy a vegyipar több mint 70%-a használ katalizátorokat.

A kémiai reakciók osztályozása irány szerint

Visszafordíthatatlan reakciók.

Visszafordíthatatlan reakciók ilyen körülmények között csak egy irányba áramlik.

Ide tartozik minden olyan cserereakció, amelyet csapadék, gáz vagy kis mértékben disszociáló anyag (víz) képződés kísér, valamint minden égési reakció.

Reverzibilis reakciók.

A reverzibilis reakciók ilyen körülmények között egyidejűleg két ellentétes irányban mennek végbe.

Az ilyen reakciók túlnyomó többsége.

A szerves kémiában a reverzibilitás jelét a folyamatok elnevezései-antonimája tükrözi:

• hidrogénezés - dehidrogénezés;
• hidratálás - kiszáradás;
• polimerizáció - depolimerizáció.

Az észterezési reakció (az ellenkező folyamatot, mint tudod, hidrolízisnek nevezik) és a fehérje hidrolízis minden reakciója reverzibilis, észterek, szénhidrátok, polinukleotidok. A visszafordíthatóság a középpontjában áll kritikus folyamatélő szervezetben - anyagcsere.

1) Az osztályozás első jele a reagenseket és termékeket alkotó elemek oxidációs állapotának változásán alapul.
a) redox

FeS 2 + 18HNO 3 = Fe (NO 3) 3 + 2H 2 SO 4 + 15NO 2 + 7H 2 O
b) az oxidációs állapot megváltoztatása nélkül

CaO + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O
Redox A reagenseket alkotó kémiai elemek oxidációs állapotának megváltozásával járó reakcióknak nevezzük. A szervetlen kémiában a redox magában foglalja az összes szubsztitúciós reakciót és azokat a bomlási reakciókat és vegyületeket, amelyekben legalább egy egyszerű anyag vesz részt. Minden cserereakció azokhoz a reakciókhoz tartozik, amelyek a reaktánsokat és reakciótermékeket képező elemek oxidációs állapotának megváltoztatása nélkül mennek végbe.

2) A kémiai reakciókat a folyamat természete, azaz a reagensek és termékek száma és összetétele szerint osztályozzák.
-csatlakozási vagy összeadási reakciók a szerves kémiában.
Ahhoz, hogy addíciós reakcióba lépjen, szerves molekula többszörös kötéssel (vagy ciklussal) kell rendelkeznie, ez a molekula lesz a fő (szubsztrát). A molekula egyszerűbb (gyakran szervetlen anyag, reagens) a többszörös kötés hasadásának vagy a gyűrűnyílás helyén kapcsolódik.

NH 3 + HCl = NH 4 Cl

CaO + CO 2 = CaCO 3

- bomlási reakciók.
A bomlási reakciók a vegyület inverzének tekinthetők.

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

Hg (NO 3) 2 = Hg + 2NO 2 + O 2

- helyettesítési reakciók.
Megkülönböztető jellemzőjük egy egyszerű anyag és egy összetett kölcsönhatás. Ilyen reakciók a szerves kémiában is léteznek.
A „helyettesítés” fogalma azonban a szerves anyagokban tágabb, mint a szervetlen kémiában. Ha a kiindulási anyag molekulájában bármelyik atomot vagy funkciós csoportot másik atommal vagy csoporttal helyettesítjük, ezek is szubsztitúciós reakciók, bár a szervetlen kémia szempontjából a folyamat cserereakciónak tűnik.

Zn + CuSO 4 = Cu + ZnSO 4

Cu + 4HNO 3 = Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
- csere (beleértve a semlegesítést).

CaO + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O

KCl + AgNO 3 = AgCl¯ + KNO 3

3) Ha lehetséges, az ellenkező irányba áramoljon - megfordítható és visszafordíthatatlan.

4) A kötésszakadás típusa szerint - homolitikus (egyenlő törés, minden atom 1 elektront kap) és heterolitikus (egyenlőtlen szakadás - egy pár elektront kap)

5) Hőhatás alapján
exoterm (hőtermelés) és endoterm (hőelnyelés). A vegyületreakciók általában exotermek, a bomlási reakciók pedig endotermek. Ritka kivétel a nitrogén és az oxigén reakciója - endoterm:
N2 + О2 → 2NO - K

6) Fázisban
a) Homogén (homogén anyagok, egy fázisban, pl. g-g, reakciók oldatokban)
b) Heterogén (g-tv, l-tv, nem elegyedő folyadékok közötti reakciók)

7) A katalizátor használatáról. A katalizátor olyan anyag, amely felgyorsítja a kémiai reakciót.
a) katalitikus (enzimatikus is) - gyakorlatilag nem megy katalizátor nélkül.
b) nem katalitikus.

A kémiai reakciók besorolása a szervetlen és szerves kémiában különböző osztályozási jellemzők alapján történik, amelyekről az alábbi táblázatban található információ.

Visszafordíthatatlan olyan reakcióknak nevezzük, amelyek csak előrefelé mennek végbe, melynek eredményeként olyan termékek keletkeznek, amelyek nem lépnek kölcsönhatásba egymással. Visszafordíthatatlanok közé tartoznak a kémiai reakciók, amelyek eredményeként alacsony disszociációjú vegyületek képződnek, felszabadulás következik be egy nagy szám energia, valamint azok, amelyekben a végtermékek gáz-halmazállapotban vagy csapadék formájában hagyják el a reakciószférát, például:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2Ca + O 2 = 2CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

Megfordítható Olyan kémiai reakcióknak nevezzük, amelyek egy adott hőmérsékleten egyidejűleg, két ellentétes irányban, arányos sebességgel mennek végbe. Az ilyen reakciók egyenleteinek felírásakor az egyenlőségjelet ellentétes irányú nyilakra cseréljük. A reverzibilis reakció legegyszerűbb példája az ammónia szintézise nitrogén és hidrogén kölcsönhatása révén:

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3

A szünet típusa szerint kémiai kötés az eredeti molekulában homolitikus és heterolitikus reakciókat különböztetnek meg.

Homolitikus Olyan reakcióknak nevezzük, amelyek során a kötések felbomlása következtében olyan részecskék képződnek, amelyekben párosítatlan elektron van - szabad gyökök.

Heterolitikus ionos részecskék - kationok és anionok - képződésén keresztül zajló reakciókat nevezzük.

Radikális A gyököket érintő (lánc)kémiai reakciókat pl.

CH 4 + Cl 2 hv → CH 3 Cl + HCl

ión Az ionok részvételével zajló kémiai reakciókat pl.

KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl ↓

A szerves vegyületek és elektrofilek heterolitikus reakcióit - a teljes vagy részleges pozitív töltést hordozó részecskéket elektrofilnek nevezik. Ezeket elektrofil szubsztitúciós és elektrofil addíciós reakciókra osztják, például:

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

H 2 C = CH 2 + Br 2 → BrCH 2 –CH 2 Br

A nukleofil szerves vegyületek heterolitikus reakciói nukleofilekkel - olyan részecskékkel, amelyek teljes vagy részleges negatív töltést hordoznak. Ezeket nukleofil szubsztitúciós és nukleofil addíciós reakciókra osztják, például:

CH 3 Br + NaOH → CH 3 OH + NaBr

CH 3 C (O) H + C 2 H 5OH → CH 3 CH (OC 2 H 5) 2 + H 2 O
Hőtermelő hőkibocsátással járó kémiai reakcióknak nevezzük. Az entalpia (hőtartalom) változásának hagyományos jelölése ΔH, ill hőhatás reakció Q. Exoterm reakciók esetén Q> 0, és ΔH< 0.

Endoterm kémiai reakcióknak nevezzük, amelyek hőelnyeléssel mennek végbe. Endoterm reakciókhoz Q< 0, а ΔH > 0.

Homogén olyan reakcióknak nevezzük, amelyek homogén környezetben mennek végbe.

Heterogén Olyan reakcióknak nevezzük, amelyek inhomogén közegben, különböző fázisú reagensek érintkezési felületén mennek végbe, például szilárd és gáznemű, folyékony és gáznemű, két egymással nem elegyedő folyadékban.

A katalitikus reakciók csak katalizátor jelenlétében játszódnak le. A nem katalitikus reakciók katalizátor hiányában mennek végbe.

Osztályozás szerves reakciók táblázatban van megadva: