Главная » 2017 » Июнь » 26 » Блок 1. Теоретические основы химии (часть 9)
19:55
Блок 1. Теоретические основы химии (часть 9)
Блок 1. Теоретические основы химии
1.4. Химическая реакция
1.4.1. Классификация химических реакций в неорганической и органической химии
Химические реакции, или химические явления, — это процессы, в результате которых из одних веществ образуются другие, отличающиеся от них по составу и (или) строению.
При химических реакциях обязательно происходит изменение веществ, при котором рвутся старые и образуются новые связи между атомами. В результате химической реакции общее число атомов каждого химического элемента и его изотопный состав не меняются.
Классификация химических реакций многопланова, т.е. в ее основу могут быть положены различные признаки. Но под любой из таких признаков могут быть отнесены реакции как между неорганическими, так и между органическими веществами.
Рассмотрим классификацию химических реакций по различным признакам.
Классификация химических реакций на основании их признаков.
Классификационный признак
Тип реакции
Число и состав реагентов и продуктов
соединения
в результате таких реакций из двух или более исходных веществ образуется только один продукт, например:
С + O2 = CO2
NO2 + O2 + H2O = 2HNO3
разложения
в таких реакциях из одного вещества образуется два или больше других веществ:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
CaCO3 = CaO + CO2
замещения
Все реакции, в результате которых из простого и сложного веществ образуется другое простое и другое сложное вещества. Например:
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
В органической химии, под реакциями замещения подразумевают также такие реакции, в результате которых происходит замена атома водорода или заместителя прикрепленного к углеродному скелету молекулы, на другой заместитель. Подробнее — в таблице ниже посвященной классификации реакций в органической химии.
обмена
Реакциями обмена называют такие реакции, в результате которых вещества меняются своими составными частями. Например:
2NaOH + CuCl2 = 2NaCl + Cu(OH)2
Частный случай реакции обмена между кислотой и основанием носит также название реакции нейтрализации:
NaOH + HCl = NaCl + H2O
многие реакции органической химии, в которых вещества меняются своими составными частями относят к реакциям замещения. Подробнее — в таблице ниже посвященной классификации реакций в органической химии.
Изменение степеней окисления химических элементов
окислительно-восстановительные
в результате таких реакций изменяются степени окисления одного или более химических элемента. Например:
Реакции, протекающие с сохранением степеней окисления атомов всех химических элементов
Обратимость
обратимые
такие реакции обладают способностью протекать как в прямом, так и обратном направлении. Реакции, про которые обязательно нужно знать, что они обратимые:
необратимые
Такие реакции протекают только в прямом направлении. Если речь идет о реакциях между электролитами, то необратимой реакция является в том случае, если образуется осадок, газ или малодиссоциирующее вещество. Например:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2
В качестве малодиссоциирующих веществ в реакциях ионного обмена могут образоваться вода, слабые кислоты, гидроксид аммония.
Тепловой эффект
экзотермические
В результате таких реакций выделяется энергия в виде теплоты. Обозначают такие реакции, добавляя «+Q» к уравнению реакции, например:
эндотермические
При протекании таких реакций поглощается тепло. Для обозначения таких реакций пишут «-Q» в уравнении реакции. Практически все реакции разложения являются эндотермическими:
Количество фаз
гомогенные
Гомогенными или однофазными реакциями называют такие реакции, реагенты и продукты в которых находятся в одной фазе. Примерами таких реакций могут быть многие реакции протекающие в растворах, реакции между газообразными веществами:
NaOH(р-р) + HCl(р-р) = NaCl + H2O
CO + O2 = CO2
В гомогенных реакциях не наблюдаются границы раздела между любыми участками реакционной системы
гетерогенные
Гетерогенными реакциями называют такие реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в разных фазах. Примерами таких реакций являются, взаимодействие цинка с раствором соляной кислоты, взаимодействие углекислого газа с известковой водой, и т.д.
По участию катализатора
каталитические
реакции, протекающие в присутствии катализатора:
некаталитические
реакции, протекающие без катализатора:
Классификация химических реакций в органической химии
Реакции присоединения
В зависимости от того, какое соединение присоединяется органическим веществом различают:
Под реакциями замещения в органической химии подразумевают такие реакции, в результате протекания которых происходит замена одного заместителя (или атома водорода) непосредственно прикрепленного к углеродному скелету на другой заместитель. Так, например, реакциями замещения являются:
Галогенирование алканов.
Нитрование углеводородов.
Реакция спиртов с галогеноводородными кислотами:
C2H5OH + HBr = C2H5Br + H2O и т.д.
Реакции отщепления (элиминирования)
Все реакции, в названии которых присутствует приставка "де-":
дегидрирование;
дегидратация;
дегидрогалогенирование:
CH3-CH2-Br + NaOH(спирт) = CH2=CH2 + NaBr + H2O
(от исходной молекулы бромэтана отщепляется бромоводород, который нейтрализуется щелочью)
дегалогенирование
Также к реакциям отщепления (элиминирования) относят крекинг — процесс термического превращения углеводородов в соединения с меньшей длинной углеродного скелета. Например, крекинг алканов, уравнение которого в общем виде можно записать как:
Окислительно-восстановительные реакции
Реакции, при которых изменяется степень окисления одного или нескольких атомов углерода углеродного скелета. Окисление органического соединения
В таких реакциях отдельные атомы углерода повышают свою степень окисления. Например:
Восстановление органического соединения
Чаще всего под восстановлением органических веществ понимают их взаимодействие с водородом. Например:
CH3-CH=O + H2 => CH3-CH2-OH
Реакции с сохранением качественного и количественного состава веществ
Изомеризация
Реакции протекающие по тем или иным механизмам
Реакции протекающие по ионному механизму
В таких реакциях активными действующими частицами являются ионы. Следует помнить, что по ионному механизу протекают такие реакции как:
нитрование аренов азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты
галогенирование аренов в присутствии катализатора (галогениды Al или Fe(III))
алкилирование аренов
реакции спиртов с галогеноводородными кислотами
реакции галогенпроизводных углеводородов с водным раствором щелочи
Реакции протекающие по радикальному механизму
В таких реакциях активными действующими частицами являются свободные радикалы:
Некоторые файлы и информация, находящиеся на данном сайте, были найдены в сети ИНТЕРНЕТ, как свободно распространяемые, присланы пользователями сайта или найдены в альтернативных источниках, также использованы собственные материалы. Автор сайта не претендует на авторство ВСЕХ материалов. Если Вы являетесь правообладателем той или иной продукции или информации, и условия, на которых она представлена на данном ресурсе, не соответствуют действительности, просьба немедленно сообщить с целью устранения правонарушения.