Sztárhírek
Bevezetés az általános kémiába. Kémiai reakciók
(fotokémiai reakciók), elektromos áram (elektródafolyamatok), ionizáló sugárzás (sugárzás-kémiai reakciók), mechanikai hatás (mechanokémiai reakciók), alacsony hőmérsékletű plazmában (plazmokémiai reakciók), stb. A molekulák egymás közötti kölcsönhatása egy lánc útvonala: asszociáció - elektronikus izomerizáció - disszociáció, amelyben az aktív részecskék gyökök, ionok és koordinatív módon telítetlen vegyületek. A kémiai reakció sebességét az aktív részecskék koncentrációja, valamint a felbomló és a kialakult kötések energiái közötti különbség határozza meg.
Az anyagban végbemenő kémiai folyamatok különböznek mind a fizikai folyamatoktól, mind a nukleáris átalakulásoktól. BAN BEN fizikai folyamatok a résztvevő anyagok mindegyike változatlan formában megtartja összetételét (bár az anyagok keveréket alkothatnak), de megváltoztathatják külső formájukat vagy aggregációs állapotukat.
A kémiai folyamatok (kémiai reakciók) során új, a reagensektől eltérő tulajdonságú anyagokat kapnak, de új elemek atomjai soha nem képződnek. A reakcióban részt vevő elemek atomjaiban szükségszerűen előfordulnak az elektronhéj módosulásai.
A magreakciókban az összes érintett elem atommagjában változások következnek be, ami új elemek atomjainak kialakulásához vezet.
Enciklopédiai YouTube
-
1 / 5
Létezik nagyszámú jelek, amelyek alapján a kémiai reakciók osztályozhatók.
1. A fázishatár megléte alapján minden kémiai reakciót felosztunk homogénÉs heterogén
Az egyik fázison belül lezajló kémiai reakciót ún homogén kémiai reakció . A határfelületen lezajló kémiai reakciót ún heterogén kémiai reakció . Egy többlépéses kémiai reakcióban egyes lépések homogének, míg mások heterogének lehetnek. Az ilyen reakciókat ún homogén-heterogén .
A kiindulási anyagokat és reakciótermékeket alkotó fázisok számától függően a kémiai folyamatok lehetnek homofázisok (a kiindulási anyagok és termékek egy fázison belül vannak) és heterofázisok (a kiindulási anyagok és termékek több fázist alkotnak). A reakció homo- és heterofázisossága nem függ attól, hogy a reakció homo- vagy heterogén. Ezért négyféle folyamatot lehet megkülönböztetni:
- Homogén reakciók (homofázisos) . Az ilyen típusú reakciókban a reakcióelegy homogén, és a reagensek és a termékek ugyanabba a fázisba tartoznak. Ilyen reakciók például az ioncserélő reakciók, például a savas oldat semlegesítése lúgos oldattal:
- Heterogén homofázisos reakciók . A komponensek egy fázison belül vannak, de a reakció a fázishatáron megy végbe, például a katalizátor felületén. Példa erre az etilén hidrogénezése nikkelkatalizátoron:
- Homogén heterofázisos reakciók . Az ilyen reakcióban a reagensek és termékek több fázisban léteznek, de a reakció egy fázisban megy végbe. Így mehet végbe a folyékony fázisban lévő szénhidrogének gáz-halmazállapotú oxigénnel történő oxidációja.
- Heterogén heterofázisos reakciók . Ebben az esetben a reagensek különböző fázisállapotúak, és a reakciótermékek is bármilyen fázisállapotban lehetnek. A reakciófolyamat a fázishatáron megy végbe. Példa erre a szénsavsók (karbonátok) reakciója Bronsted-savakkal:
2.A reaktánsok oxidációs állapotának változtatásával
BAN BEN ebben az esetben megkülönböztetni
- Redox-reakciók, amelyek során egy elem atomjai (oxidálószer) helyreállítják , vagyis csökkentik az oxidációs állapotukat, és egy másik elem atomjai (redukálószer) oxidálódik , vagyis növelik oxidációs állapotukat. A redoxreakciók speciális esetei az arányos reakciók, amelyekben az oxidáló és redukálószer ugyanazon elem különböző oxidációs állapotú atomjai.
A redoxreakcióra példa a hidrogén (redukálószer) oxigénben (oxidálószer) való elégetése víz keletkezése céljából:
2 H 2 + O 2 → 2 H 2 O (\displaystyle \mathrm (2H_(2)+O_(2)\jobbra 2H_(2)O)Az arányosítási reakcióra példa az ammónium-nitrát bomlási reakciója hevítés közben. Ebben az esetben az oxidálószer a nitrocsoport nitrogénje (+5), a redukálószer pedig az ammóniumkation nitrogénje (-3):
NH4NO3 → N2O + 2H2O (< 250 ∘ C) {\displaystyle \mathrm {NH_{4}NO_{3}\rightarrow N_{2}O\uparrow +2H_{2}O\qquad (<250{}^{\circ }C)} }Nem vonatkoznak azokra a redox reakciókra, amelyekben az atomok oxidációs állapota nem változik, például:
B a C l 2 + N a 2 S O 4 → B a S O 4 ↓ + 2 N a C l (\displaystyle \mathrm (BaCl_(2)+Na_(2)SO_(4)\jobbra mutató BaSO_(4)\downarrow +2NaCl) )3.A reakció hőhatása szerint
Minden kémiai reakció energia felszabadulásával vagy elnyelésével jár. A reagensekben lévő kémiai kötések felbomlásakor energia szabadul fel, amelyet főként új kémiai kötések kialakítására használnak fel. Egyes reakciókban ezeknek a folyamatoknak az energiája közel van, és ebben az esetben a reakció összhőhatása megközelíti a nullát. Más esetekben megkülönböztethetjük:
- az ezzel járó exoterm reakciók hőleadás,(pozitív termikus hatás) például a hidrogén fenti elégetése
- endoterm reakciók, amelyek során hő elnyelődik(negatív hőhatás) a környezetből.
Egy reakció termikus hatása (reakcióentalpia, Δ r H), amely gyakran nagyon fontos, a Hess-törvény segítségével számítható ki, ha a reaktánsok és a termékek képződési entalpiája ismert. Ha a termékek entalpiáinak összege kisebb, mint a reaktánsok entalpiáinak összege (Δ r H< 0) наблюдается hőleadás, egyébként (Δ r H > 0) - abszorpció.
4. A reagáló részecskék átalakulásának típusa szerint
A kémiai reakciókat mindig fizikai hatások kísérik: energia elnyelése vagy felszabadulása, a reakcióelegy színének megváltozása stb. Gyakran ezek a fizikai hatások alapján ítélik meg a reakció lefolyását. kémiai reakciók.
Összetett reakció -egy kémiai reakció, amelynek eredménye egy vagy több több kiindulási anyagokból csak egy új keletkezik, ilyen reakciókba egyszerű és összetett anyagok is beléphetnek.
Bomlási reakció -kémiai reakció, amelynek eredményeként egy anyagból több új anyag képződik. Az ilyen típusú reakciók csak összetett kapcsolatok, és termékeik egyaránt lehetnek összetettek és egyszerű anyagok
Szubsztitúciós reakció - kémiai reakció, amelynek eredményeként az egyik elem atomjai, amelyek egy egyszerű anyag részét képezik, helyettesítik egy másik elem atomjait annak összetett vegyületében. A definícióból következik, hogy az ilyen reakciókban az egyik kiindulási anyagnak egyszerűnek, a másiknak összetettnek kell lennie.
Cserereakciók - olyan reakció, amely kettőt eredményez összetett anyagokés kicserélik a sajátjukat alkatrészek
5. Az előfordulás iránya alapján a kémiai reakciókat felosztjuk visszafordíthatatlan és visszafordítható
Visszafordíthatatlan Azokat a kémiai reakciókat, amelyek csak egy irányba mennek végbe, nevezzük balról jobbra"), amelynek eredményeként a kiindulási anyagok reakciótermékekké alakulnak. Az ilyen kémiai folyamatokról azt mondják, hogy „a végéig" tartanak. égési reakciók, és rosszul oldódó vagy gáznemű anyagok képződésével járó reakciók Megfordítható olyan kémiai reakciók, amelyek egyidejűleg két ellentétes irányban ("balról jobbra" és "jobbról balra") mennek végbe. Az ilyen reakciók egyenleteiben az egyenlőségjelet két, egymással ellentétes irányú nyíl helyettesíti. Két egyidejűleg lezajló reakció között megkülönböztetik egyenes( balról jobbra folyik) és fordított(jobbról balra halad). Mivel a reverzibilis reakció során a kiindulási anyagok egyszerre fogynak el és képződnek, nem alakulnak át teljesen reakciótermékekké, ezért a reverzibilis reakciókról azt mondjuk, hogy „nem teljesen” mennek végbe. Ennek eredményeként mindig kiindulási anyagok és reakciótermékek keveréke képződik.
6. A katalizátorok részvétele alapján a kémiai reakciókat felosztjuk katalitikusÉs nem katalitikus
Katalitikus Az ilyen reakciók egyenleteiben a katalizátor kémiai képlete az egyenlőségjel vagy reverzibilitási jel felett van feltüntetve, esetenként a bekövetkezési körülmények (t hőmérséklet, p nyomás) megjelölésével együtt Az ilyen típusú reakciók számos bomlási és kombinációs reakciót foglalnak magukban.
MEGHATÁROZÁS
Kémiai reakció Az anyagok átalakulásának nevezzük, amelyek 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 a kémiai egyenlet bal és jobb oldalán az egyes elemek atomjainak száma azonos. Jellemzően az egyenlet bal oldalára írjuk a kiindulási anyagok képleteit, a jobb oldalon a szorzatok 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 további információkat tartalmazhatnak a reakció jellemzőiről: hőmérséklet, nyomás, sugárzás stb., amit az egyenlőségjel felett (vagy „alatt”) a megfelelő szimbólum jelez.
Minden kémiai reakció több osztályba sorolható, amelyek bizonyos jellemzőkkel rendelkeznek.
A kémiai reakciók osztályozása a kiindulási és keletkező anyagok száma és összetétele szerint
E besorolás szerint a kémiai reakciókat kapcsolódási, bomlási, helyettesítési és cserereakciókra osztják.
Ennek eredményeként összetett reakciók két vagy több (összetett vagy egyszerű) anyagból egy új anyag keletkezik. BAN BEN 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.
2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3
A vegyület reakciói a legtöbb esetben exotermek, azaz. folytassa a hőleadást. Ha a reakcióban egyszerű anyagok vesznek részt, akkor az ilyen reakciók leggyakrabban redox reakciók (ORR), azaz. az elemek oxidációs állapotának változásával lépnek fel. Lehetetlen egyértelműen megmondani, hogy egy vegyület összetett anyagok közötti reakciója ORR-nek minősül-e.
Azok a reakciók, amelyek eredményeként több új (összetett vagy egyszerű) anyag képződik egy összetett anyagból, a következő kategóriába sorolhatók bomlási reakciók. Általában a bomlás kémiai reakciójának egyenlete a következőképpen néz ki:
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 melegítéskor megy végbe (1,4,5). Lehetséges bomlás az expozíció következtében elektromos áram(2). A kristályos hidrátok, savak, bázisok és oxigéntartalmú savak sóinak (1, 3, 4, 5, 7) bomlása az elemek oxidációs állapotának megváltoztatása nélkül megy végbe, azaz. ezek a reakciók nem kapcsolódnak az ODD-hez. Az ORR bomlási reakciók közé tartozik az oxidok, savak és az elemek által képződött sók lebontása magasabb fokozatok oxidáció (6).
Bomlási reakciók is előfordulnak szerves kémia, 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. Általában a kémiai szubsztitúciós reakció egyenlete a következőképpen néz ki:
Például:
2Al + Fe 2 O 3 = 2Fe + Al 2 O 3 (1)
Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2 (2)
2KBr + Cl 2 = 2KCl + Br 2 (3)
2КlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Сl 2 (4)
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2 (5)
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3СаSiO 3 + P 2 O 5 (6)
CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl (7)
A legtöbb szubsztitúciós reakció redox (1-4, 7). Kevés példa van olyan bomlási reakciókra, amelyek során nem következik be az oxidációs állapot változása (5, 6).
Cserereakciók olyan reakciók, amelyek összetett anyagok között mennek végbe, amelyek során felcserélik alkotórészeiket. Ezt a kifejezést általában olyan reakciókra használják, amelyekben ionok vesznek részt vizes oldatban. Általában a kémiai cserereakció egyenlete a következőképpen néz ki:
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)
CrCl 3 + ZNaON = Cr(OH) 3 ↓+ ZNaCl (5)
A kicserélődési reakciók nem redoxok. Ezen cserereakciók speciális esete a semlegesítési reakció (a savak reakciója lúgokkal) (2). A cserereakciók abba az irányba mennek végbe, hogy az anyagok legalább egyike gáznemű (3), csapadék (4, 5) vagy rosszul disszociálódó vegyület, leggyakrabban víz (1, 2) formájában távozik a reakciószférából. ).
A kémiai reakciók osztályozása az oxidációs állapot változása szerint
A reagenseket és reakciótermékeket alkotó elemek oxidációs állapotának változásától függően minden kémiai reakció redoxreakciókra (1, 2) és az oxidációs állapot megváltoztatása nélkül végbemenőkre (3, 4) oszlik.
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 osztályozása termikus hatás szerint
Attól függően, hogy a reakció során hő (energia) szabadul fel vagy nyelődik el, az összes kémiai reakciót hagyományosan exoterm (1, 2) és endoterm (3) részekre osztják. A reakció során felszabaduló vagy elnyelt hőmennyiséget (energia) a reakció termikus hatásának nevezzük. Ha az egyenlet a felszabaduló vagy elnyelt hő mennyiségét jelzi, akkor az ilyen egyenleteket termokémiainak nevezzük.
N2 + 3H2 = 2NH3 +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 iránya alapján megkülönböztetünk reverzibilis (kémiai folyamatok, amelyek termékei ugyanolyan körülmények között képesek egymással reakcióba lépni, mint a kiindulási anyagokat) és irreverzibilis (kémiai folyamatok, amelyek termékei nem képesek egymással reakcióba lépni a kiindulási anyagok előállítására).
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:
2КlО 3 → 2Кl + ЗО 2
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O
A reakció visszafordíthatatlanságának bizonyítéka lehet egy gáznemű anyag, csapadék, vagy rosszul disszociálódó vegyület, leggyakrabban víz, reakciótermékként való felszabadulása.
A kémiai reakciók osztályozása katalizátor jelenléte szerint
Ebből a szempontból megkülönböztetünk katalitikus és nem katalitikus reakciókat.
A katalizátor olyan anyag, amely felgyorsítja a kémiai reakció előrehaladását. A katalizátorok részvételével fellépő reakciókat katalitikusnak nevezzük. Néhány reakció egyáltalán nem mehet végbe katalizátor jelenléte nélkül:
2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 katalizátor)
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
Számos olyan folyamat, amelyek nélkül elképzelhetetlen az életünk (például légzés, emésztés, fotoszintézis és hasonlók), szerves (és szervetlen) vegyületek különféle kémiai reakcióihoz kapcsolódik. Nézzük meg főbb típusaikat, és nézzük meg közelebbről a kapcsolódásnak (csatolásnak) nevezett folyamatot.
Mi a kémiai reakció?
Először is érdemes adni általános meghatározás ez a jelenség. A szóban forgó kifejezés különböző összetettségű anyagok különböző reakcióira utal, amelyek az eredetitől eltérő termékek képződését eredményezik. Az ebben a folyamatban részt vevő anyagokat "reagenseknek" nevezik.
Az írásban a szerves vegyületek (és a szervetlenek) kémiai reakcióit speciális egyenletekkel írják le. Külsőleg úgy néznek ki, mint az összeadás matematikai példái. Az egyenlőségjel ("="") helyett azonban nyilak ("→" vagy "⇆") használatosak. Ezenkívül néha több anyag található az egyenlet jobb oldalán, mint a bal oldalon. Minden, ami a nyíl előtt van, a reakció megkezdése előtti anyagok (a képlet bal oldala). Minden utána (jobb oldal) olyan vegyületek, amelyek a bekövetkezett kémiai folyamat eredményeként keletkeznek.
Egy kémiai egyenletre példaként tekinthetjük a vizet, amely elektromos áram hatására hidrogénné és oxigénné alakul: 2H 2 O → 2H 2 + O 2 . A kiindulási reagens a víz, a termékek pedig az oxigén és a hidrogén.
Mint még egy, de már több összetett példa A vegyületek kémiai reakciója egy olyan jelenség, amely minden háziasszony számára ismerős, aki legalább egyszer sütött édességet. A szódabikarbóna asztali ecettel történő oltásáról beszélünk. A lezajló cselekvést a következő egyenlet szemlélteti: NaHCO 3 + 2 CH 3 COOH → 2CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O. Ebből egyértelműen kitűnik, hogy a nátrium-hidrogén-karbonát és az ecet kölcsönhatása során az ecetsav nátriumsója , víz és szén-dioxid keletkezik.
Természeténél fogva köztes helyet foglal el a fizikai és a nukleáris között.
Az előbbiektől eltérően a kémiai reakciókban részt vevő vegyületek képesek megváltoztatni összetételüket. Vagyis egy anyag atomjaiból több másik is képződhet, mint a fent említett vízbontási egyenletben.
nem úgy mint nukleáris reakciók kémiai nem befolyásolja a kölcsönhatásban lévő anyagok atommagjait.
Melyek a kémiai folyamatok típusai?
A vegyületek reakcióinak típusonkénti megoszlása különböző kritériumok szerint történik:
- Reverzibilitás/irreverzibilitás.
- Katalitikus anyagok és folyamatok jelenléte/hiánya.
- Hőelnyeléssel/kibocsátással (endoterm/exoterm reakciók).
- A fázisok száma szerint: homogén/heterogén és két hibrid fajta.
- A kölcsönhatásban lévő anyagok oxidációs állapotának megváltoztatásával.
A kémiai folyamatok típusai a kölcsönhatás módszere szerint
Ez a kritérium különleges. Segítségével négyféle reakciót különböztetnek meg: kapcsolódást, helyettesítést, bomlást (hasadást) és cserét.
Mindegyik neve megfelel az általa leírt folyamatnak. Azaz egyesülnek, helyettesítéskor más csoportokká változnak, bomláskor több reagens képződik, és cserébe a reakcióban résztvevők atomokat cserélnek egymással.
Folyamatok típusai a kölcsönhatás módszere szerint a szerves kémiában
Nagy bonyolultságuk ellenére a szerves vegyületek reakciói ugyanazon elv szerint mennek végbe, mint a szervetlenek. Azonban kissé eltérő nevük van.
Így a kombinációs és bomlási reakciókat „addíciónak”, valamint „eliminációnak” (eliminációnak) és közvetlen szerves bomlásnak nevezik (a kémia ezen szakaszában kétféle hasítási folyamat létezik).
A szerves vegyületek további reakciói a szubsztitúció (a név nem változik), az átrendeződés (csere) és a redox folyamatok. Annak ellenére, hogy előfordulásuk mechanizmusai hasonlóak, a szerves anyagokban sokrétűbbek.
Egy vegyület kémiai reakciója
Figyelembe véve különböző fajták folyamatok, amelyek során az anyagok bejutnak a szerves és szervetlen kémia, érdemes részletesebben elidőzni a kapcsolattal.
Ez a reakció abban különbözik az összes többitől, hogy függetlenül a kezdeti reagensek számától, végül mindegyik egyesül.
Példaként felidézhetjük a mész oltásának folyamatát: CaO + H 2 O → Ca(OH) 2. Ebben az esetben reakció megy végbe a kalcium-oxid (oltott mész) és a hidrogén-oxid (víz) között. Ennek eredményeként kalcium-hidroxid képződik ( oltott mész) és meleg gőz szabadul fel. Ez egyébként azt jelenti ez a folyamat valóban exoterm.
Összetett reakcióegyenlet
Sematikusan a vizsgált folyamat a következőképpen ábrázolható: A + BV → ABC. Ebben a képletben az ABC egy újonnan képződött A egy egyszerű reagens, és a BV egy összetett vegyület változata.
Érdemes megjegyezni, hogy ez a képlet az összeadás és kapcsolódás folyamatára is jellemző.
A vizsgált reakció példái a nátrium-oxid kölcsönhatása és szén-dioxid(NaO 2 + CO 2 (t 450-550 °C) → Na 2 CO 3), valamint kén-oxid oxigénnel (2SO 2 + O 2 → 2SO 3).
Számos összetett vegyület is képes reagálni egymással: AB + VG → ABVG. Például ugyanaz a nátrium-oxid és hidrogén-oxid: NaO 2 + H 2 O → 2NaOH.
Reakciókörülmények szervetlen vegyületekben
Amint az az előző egyenletből kiderült, az anyagok beléphetnek a vizsgált kölcsönhatásba változó mértékben nehézségek.
Ezenkívül a szervetlen eredetű egyszerű reagensek esetében a vegyület (A + B → AB) redox reakciója lehetséges.
Példaként tekinthetjük a háromértékű vegyület előállításának folyamatát, ehhez a klór és a vas (vas) között összetett reakciót végzünk: 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3.
Ha arról beszélünk komplex szervetlen anyagok (AB + VG → ABVG) kölcsönhatásáról, bennük olyan folyamatok léphetnek fel, amelyek befolyásolják és nem befolyásolják vegyértéküket.
Ennek szemléltetésére érdemes megfontolni a kalcium-hidrogén-karbonát szén-dioxidból, hidrogén-oxidból (vízből) és fehér ételfestékből E170 (kalcium-karbonát) képződésének példáját: CO 2 + H 2 O + CaCO 3 → Ca (CO) 3) 2. Ebben az esetben egy klasszikus összetett reakciónak van helye. A megvalósítás során a reagensek vegyértéke nem változik.
Az elsőnél valamivel fejlettebb 2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3 kémiai egyenlet példája egy redox folyamatnak egyszerű és összetett szervetlen reagensek: gáz (klór) és só (vas-klorid) kölcsönhatása során.
Az addíciós reakciók típusai a szerves kémiában
Amint azt a negyedik bekezdésben már jeleztük, a szerves eredetű anyagokban a kérdéses reakciót „addíciónak” nevezik. Általában kettős (vagy hármas) kötéssel rendelkező összetett anyagok vesznek részt benne.
Például a dibróm és az etilén közötti reakció, amely 1,2-dibróm-etán képződéséhez vezet: (C 2 H 4) CH 2 = CH 2 + Br 2 → (C 2H 4 Br 2) BrCH 2 - CH 2 Br. Egyébként az egyenlőséghez és mínuszhoz hasonló jelek ("=" és "-") ebben az egyenletben egy összetett anyag atomjai közötti kötéseket mutatják. Ez a szerves anyagok képleteinek írásának sajátossága.
Attól függően, hogy a vegyületek közül melyik működik reagensként, a figyelembe vett addíciós eljárás többféle típusát különböztetjük meg:
- Hidrogénezés (a H hidrogénmolekulákat többszörös kötésnél adják hozzá).
- Hidrohalogénezés (hidrogén-halogenid hozzáadása).
- Halogénezés (halogének hozzáadásával Br 2, Cl 2 és hasonlók).
- Polimerizáció (nagy molekulatömegű anyagok képzése több kis molekulatömegű vegyületből).
Példák addíciós reakciókra (vegyületek)
A vizsgált folyamat fajtáinak felsorolása után érdemes a gyakorlatban megtanulni néhány példát az összetett reakciókra.
A hidrogénezés szemléltetéseként figyelmet fordíthat a propén hidrogénnel való kölcsönhatásának egyenletére, amely propánt eredményez: (C 3 H 6 ) CH 3 -CH = CH 2 + H 2 → (C 3 H 8 ) CH3-CH2-CH3.
A szerves kémiában kompaundálási (addíciós) reakció történhet között sósav(szervetlen anyag) és etilén klór-etán képződésével: (C 2 H 4) CH 2 = CH 2 + HCl → CH 3 - CH 2 -Cl (C 2 H 5 Cl). A bemutatott egyenlet egy példa a hidrohalogénezésre.
Ami a halogénezést illeti, ez a diklór és etilén reakciójával szemléltethető, amely 1,2-diklór-etán képződéséhez vezet: (C 2 H 4 ) CH 2 = CH 2 + Cl 2 → (C2H4Cl2) ClCH 2 -CH 2 Cl.
A szerves kémiának köszönhetően sok hasznos anyag keletkezik. Az etilénmolekulák és a polimerizáció gyökös iniciátora ultraibolya fény hatására történő összekapcsolódása (addíciója) ezt megerősíti: n CH 2 = CH 2 (R és UV fény) → (-CH 2 -CH 2 -)n. Az így keletkezett anyagot polietilén néven mindenki jól ismeri.
Különféle csomagolások, zacskók, edények, csövek, szigetelőanyagok és még sok más készül ebből az anyagból. Ennek az anyagnak a különlegessége az újrahasznosítás lehetősége. A polietilén annak köszönheti népszerűségét, hogy nem bomlik le, ezért a környezetvédők negatívan viszonyulnak hozzá. Azonban in utóbbi évek módot találtak a polietilén termékek biztonságos ártalmatlanítására. Ehhez az anyagot salétromsavval (HNO 3) kezelik. Ezt követően bizonyos típusú baktériumok képesek biztonságos összetevőkre bontani ezt az anyagot.
A kapcsolódási (hozzáadási) reakció lejátszik fontos szerep a természetben és az emberi életben. Ezenkívül a tudósok gyakran használják a laboratóriumokban új anyagok szintetizálására különböző fontos vizsgálatokhoz.
A bomlási reakciók játszanak nagy szerepet a bolygó életében. Végül is hozzájárulnak a hulladék megsemmisítéséhez biológiai szervezetek. Ezen túlmenően ez a folyamat segíti az emberi szervezetet a különféle összetett vegyületek mindennapos metabolizmusában azáltal, hogy azokat egyszerűbbekre bontja (katabolizmus). A fentiek mellett ez a reakció hozzájárul az egyszerű szerves és szervetlen anyagok képződéséhez az összetett anyagokból. Tanuljunk meg többet erről a folyamatról, és nézzünk meg gyakorlati példákat is a kémiai bomlási reakcióra.
Mit nevezünk reakcióknak a kémiában, milyen típusai vannak és mitől függenek?
Mielőtt megismerkednénk a dekompozícióval, érdemes általánosságban megismerkedni vele. Ez a név bizonyos anyagok molekuláinak azon képességére utal, hogy kölcsönhatásba lépnek másokkal, és ilyen módon új vegyületeket képeznek.
Például, ha oxigén és kettő kölcsönhatásba lép egymással, az eredmény két hidrogén-oxid molekula, amelyet mindannyian vízként ismerünk. Ez a folyamat a következő kémiai egyenlettel írható fel: 2H 2 + O 2 → 2H 2 O.
Bár a kémiai reakciók megkülönböztetésének különböző kritériumai vannak (termikus hatás, katalizátorok, fázishatárok jelenléte/hiánya, reagensek oxidációs állapotának változása, reverzibilitás/irreverzibilitás), leggyakrabban a kölcsönhatásban lévő anyagok átalakulásának típusa szerint osztályozzák őket. .
Így a kémiai folyamatoknak négy típusát különböztetjük meg.
- Összetett.
- Bomlás.
- Csere.
- Helyettesítés.
A fenti reakciók mindegyike grafikusan van felírva egyenletek segítségével. Általános sémájuk így néz ki: A → B.
A képlet bal oldalán a kiindulási reagensek, a jobb oldalon pedig a reakció eredményeként képződő anyagok találhatók. Rendszerint hőmérsékletnek, elektromosságnak vagy katalitikus adalékok használatának kitétele szükséges a beindításához. Jelenlétüket is jelezni kell kémiai egyenlet.
bomlás (hasadás)
Az ilyen típusú kémiai folyamatokra az jellemző, hogy egy anyag molekuláiból két vagy több új vegyület képződik.
Többet beszélve egyszerű nyelven, a bomlási reakció egy építőkészletből készült házhoz hasonlítható. Miután eldöntötte, hogy autót és csónakot épít, a gyermek szétszedi a kezdeti szerkezetet, és alkatrészeiből megépíti a kívántat. Ebben az esetben maguknak a konstruktor elemeinek szerkezete nem változik meg, ahogy az a hasításban részt vevő anyag atomjaival is történik.
Hogyan néz ki a kérdéses reakció egyenlete?
Annak ellenére, hogy több száz vegyületet lehet egyszerűbb komponensekre szétválasztani, minden ilyen folyamat ugyanazon elv szerint megy végbe. Egy sematikus képlettel ábrázolható: ABC → A+B+C.
Ebben az ABC a kezdeti vegyület, amely hasításon ment keresztül. Az A, B és C olyan anyagok, amelyek ABC atomokból bomlási reakció során keletkeznek.
A hasítási reakciók típusai
Mint fentebb említettük, egy kémiai folyamat elindításához gyakran szükséges bizonyos hatást gyakorolni a reagensekre. Az ilyen stimuláció típusától függően a bomlás többféle típusát különböztetjük meg:
Kálium-permanganát (KMnO4) bomlási reakciója
Az elmélet megértése után érdemes megfontolni az anyagok felosztásának folyamatának gyakorlati példáit.
Ezek közül az első a KMnO 4 (általános nevén kálium-permanganát) melegítés hatására bomlása lesz. A reakcióegyenlet így néz ki: 2KMnO 4 (t 200°C) → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 .
A bemutatottból kémiai formula látható, hogy a folyamat aktiválásához a kezdeti reagenst 200 Celsius-fokra kell melegíteni. A jobb reakció érdekében a kálium-permanganátot vákuumtartályba helyezzük. Ebből arra következtethetünk, hogy ez a folyamat pirolízis.
Laboratóriumokban és gyártásban végzik, hogy tiszta és ellenőrzött oxigént kapjanak.
A kálium-klorát (KClO3) termolízise
A Berthollet-só bomlási reakciója a klasszikus termolízis másik példája tiszta formájában.
Az említett folyamat két szakaszban zajlik, és így néz ki:
- 2 KClO 3 (t 400 °C) → 3KClO 4 + KCl.
- KClO 4 (t 550 °C-tól) → KCl + 2O2
A kálium-klorát termolízise több helyen is elvégezhető alacsony hőmérsékletek(200 °C-ig) egy szakaszban, de ehhez az szükséges, hogy a reakcióban katalitikus anyagok vegyenek részt - különböző fémek oxidjai (cuprum, ferum, mangán stb.).
Egy ilyen egyenlet így fog kinézni: 2KClO 3 (t 150 °C, MnO 2) → KCl + 2O 2.
A kálium-permanganáthoz hasonlóan a Berthollet-sót is laboratóriumokban és iparban használják tiszta oxigén előállítására.
Víz elektrolízise és radiolízise (H20)
Még egy érdekesség gyakorlati példa A szóban forgó reakció a víz bomlása lesz. Kétféleképpen állítható elő:
- Elektromos áram hatására hidrogén-oxidra: H 2 O → H 2 + O 2. Az oxigén előállításának megfontolt módszerét a tengeralattjárók használják tengeralattjáróikon. Azt is tervezik, hogy a jövőben nagy mennyiségben hidrogént állítanak elő belőle. Ennek manapság a fő akadálya a reakció serkentéséhez szükséges hatalmas energiafelhasználás. Miután megtalálták a minimálisra csökkentésének módját, a víz elektrolízise nemcsak hidrogén, hanem oxigén előállításának fő módja lesz.
- A víz alfa-sugárzás hatására is felhasadhat: H 2 O → H 2 O + + e - . Ennek eredményeként a hidrogén-oxid molekula egy elektront veszít, és ionizálódik. Ebben a formában a H2O + ismét reakcióba lép más semleges vízmolekulákkal, és egy nagyon reaktív hidroxid-gyököt képez: H2O + H2O + → H2O + OH. Az elveszett elektron pedig a semleges hidrogén-oxid molekulákkal is párhuzamosan reagál, elősegítve azok H és OH gyökökre való bomlását: H 2 O + e - → H + OH.
Alkánok hasadása: metán
Figyelembe véve különböző módokonösszetett anyagok szétválasztására érdemes odafigyelni Speciális figyelem alkánok bomlási reakciói.
Ez a név telített szénhidrogéneket rejt általános képlet C X H 2X+2. A vizsgált anyagok molekuláiban minden szénatom egyes kötéssel kapcsolódik össze.
Ennek a sorozatnak a képviselői a természetben mindhárom halmazállapotban (gáz, folyékony, szilárd) megtalálhatók.
Minden alkán (a sorozat képviselőinek bomlási reakciója alább látható) könnyebb, mint a víz, és nem oldódik benne. Sőt, önmagukban is kiváló oldószerek más vegyületek számára.
A főbbek között kémiai tulajdonságok ilyen anyagok (égés, helyettesítés, halogénezés, dehidrogénezés) - és a lebomlás képessége. Ez a folyamat azonban teljesen vagy részben előfordulhat.
A fenti tulajdonságot a metán (az alkánsorozat első tagja) bomlási reakciójának példáján vehetjük figyelembe. Ez a termolízis 1000 °C-on megy végbe: CH 4 → C+2H 2.
Ha azonban a metán bomlási reakcióját magasabb hőmérsékleten (1500 ° C) hajtja végre, majd élesen csökkenti, ez a gáz nem bomlik le teljesen, etilént és hidrogént képezve: 2CH 4 → C 2 H 4 + 3H 2.
Etán bomlás
A vizsgált alkánsorozat második tagja a C 2 H 4 (etán). Bomlási reakciója magas hőmérséklet (50 °C) hatására és oxigén vagy egyéb oxidálószerek teljes hiányában is végbemegy. Így néz ki: C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2.
Az etán hidrogénné és etilénné történő bomlásának fenti reakcióegyenlete nem tekinthető tiszta formájában pirolízisnek. A tény az, hogy ez a folyamat katalizátor (például nikkel-fém-nikkel vagy vízgőz) jelenlétében megy végbe, és ez ellentmond a pirolízis meghatározásának. Ezért helyes a fent bemutatott hasítási példáról, mint pirolízis során fellépő bomlási folyamatról beszélni.
Érdemes megjegyezni, hogy a szóban forgó reakciót széles körben használják az iparban a legtöbb előállított termék előállítására szerves összetevő a világon - etilén gáz. A C 2 H 6 robbanékonysága miatt azonban ezt a legegyszerűbb alként gyakran más anyagokból szintetizálják.
Figyelembe véve a definíciókat, egyenleteket, típusokat és különféle példák bomlási reakció, megállapíthatjuk, hogy nagyon fontos szerepet játszik nem csak emberi testés a természet, hanem az ipar számára is. Ezenkívül laboratóriumi segítségével sok szintetizálható hasznos anyag, amely segíti a tudósokat fontos
