Обратимые реакции в неорганической химии примеры. Типы химических реакций в органической химии
Классификацию химических реакций в неорганической и органической химии осуществляют на основании различных классифицирующих признаков, сведения о которых приведены в таблице ниже.
По изменению степени окисления элементов
Первый признак классификации — по изменению степени окисления элементов, образующих реагенты и продукты.
а) окислительно-восстановительные
б) без изменения степени окисления
Окислительно-восстановительными
называют реакции, сопровождающиеся изменением степеней окисления химических элементов, входящих в состав реагентов. К окислительно-восстановительным в неорганической химии относятся все реакции замещения и те реакции разложения и соединения, в которых участвует хотя бы одно простое вещество. К реакциям, идущим без изменения степеней окисления элементов, образующих реагенты и продукты реакции, относятся все реакции обмена.
По числу и составу реагентов и продуктов
Химические реакции классифицируются по характеру процесса, т.е по числу и составу реагентов и продуктов.
Реакциями соединения
называют химические реакции, в результате которых сложные молекулы получаются из нескольких более простых, например:
4Li + O 2 = 2Li 2 O
Реакциями разложения
называют химические реакции, в результате которых простые молекулы получаются из более сложных, например:
CaCO 3 = CaO + CO 2
Реакции разложения можно рассматривать как процессы, обратные соединению.
Реакциями замещения
называют химические реакции, в результате которых атом или группа атомов в молекуле вещества замещается на другой атом или группу атомов, например:
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
Их отличительный признак - взаимодействие простого вещества со сложным. Такие реакции есть и в органической химии.
Однако понятие «замещение» в органике шире, чем в неорганической химии. Если в молекуле исходного вещества какой-либо атом или функциональная группа заменяются на другой атом или группу, это тоже реакции замещения, хотя с точки зрения неорганической химии процесс выглядит как реакция обмена.
— обмена (в том числе и нейтрализации).
Реакциями обмена
называют химические реакции, протекающие без изменения степеней окисления элементов и приводящие к обмену составных частей реагентов, например:
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3
По возможности протекать в обратном направлении
По возможности протекать в обратном направлении – обратимые и необратимые.
Обратимыми называют химические реакции, протекающие при данной температуре одновременно в двух противоположных направлениях с соизмеримыми скоростями. При записи уравнений таких реакций знак равенства заменяют противоположно направленными стрелками. Простейшим примером обратимой реакции является синтез аммиака взаимодействием азота и водорода:
N 2 +3H 2 ↔2NH 3
Необратимыми называют реакции, протекающие только в прямом направлении, в результате которых образуются продукты, не взаимодействующие между собой. К необратимым относят химические реакции, в результате которых образуются малодиссоциированные соединения, происходит выделение большого количества энергии, а также те, в которых конечные продукты уходят из сферы реакции в газообразном виде или в виде осадка, например:
HCl + NaOH = NaCl + H2O
2Ca + O 2 = 2CaO
BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr
По тепловому эффекту
Экзотермическими называют химические реакции, идущие с выделением теплоты. Условное обозначение изменения энтальпии (теплосодержания) ΔH, а теплового эффекта реакции Q. Для экзотермических реакций Q > 0, а ΔH < 0.
Эндотермическими называют химические реакции, идущие с поглощением теплоты. Для эндотермических реакций Q < 0, а ΔH > 0.
Реакции соединения как правило будут реакциями экзотермическими, а реакции разложения - эндотермическими. Редкое исключение - реакция азота с кислородом - эндотермическая:
N2 + О2 → 2NO – Q
По фазе
Гомогенными называют реакции, протекающие в однородной среде (однородные вещества, в одной фазе, например г-г, реакции в растворах).
Гетерогенными называют реакции, протекающие в неоднородной среде, на поверхности соприкосновения реагирующих веществ, находящихся в разных фазах, например, твердой и газообразной, жидкой и газообразной, в двух несмешивающихся жидкостях.
По использованию катализатора
Катализатор – вещество ускоряющее химическую реакцию.
Каталитические реакции протекают только в присутствии катализатора (в том числе и ферментативные).
Некаталитические реакции идут в отсутствие катализатора.
По типу разрыва связей
По типу разрыва химической связи в исходной молекуле различают гомолитические и гетеролитические реакции.
Гомолитическими называются реакции, при которых в результате разрыва связей образуются частицы, имеющие неспаренный электрон - свободные радикалы.
Гетеролитическими называют реакции, протекающие через образование ионных частиц - катионов и анионов.
- гомолитические (равный разрыв, каждый атом по 1 электрону получает)
- гетеролитический (неравный разрыв – одному достается пара электронов)
Радикальными (цепными) называют химические реакции с участием радикалов, например:
CH 4 + Cl 2 hv →CH 3 Cl + HCl
Ионными называют химические реакции, протекающие с участием ионов, например:
KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl↓
Электрофильными называют гетеролитические реакции органических соединений с электрофилами - частицами, несущими целый или дробный положительный заряд. Они подразделяются на реакции электрофильного замещения и электрофильного присоединения, например:
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
Нуклеофильными называют гетеролитические реакции органических соединений с нуклеофилами - частицами, несущими целый или дробный отрицательный заряд. Они подразделяются на реакции нуклеофильного замещения и нуклеофильного присоединения, например:
CH 3 Br + NaOH → CH 3 OH + NaBr
CH 3 C(O)H + C 2 H 5 OH → CH 3 CH(OC 2 H 5) 2 + H 2 O
Классификация органических реакций
Классификация органических реакций приведена в таблице:
>> Химия: Типы химических реакций в органической химии
Реакции органических веществ можно формально разделить на четыре основных типа: замещения, присоединения, отщепления (элиминирования) и перегруппировки (изомеризации). Очевидно, что все многообразие реакций органических соединений невозможно свести в рамки предложенной классификации (например, реакции горения). Однако такая классификация поможет установить аналогии с уже знакомыми вам из курса неорганической химии классификациями реакций, протекающих между неорганическими веществами.
Как правило, основное органическое соединение, участвующее в реакции, называют субстратом, а другой компонент реакции условно рассматривают как реагент.
Реакции замещения
Реакции, в результате которых осуществляется замена одного атома или группы атомов в исходной молекуле (субстрате) на другие атомы или группы атомов, называются реакциями замещения.
В реакции замещения вступают предельные и ароматические соединения, такие, как, например, алканы, циклоалканы или арены.
Приведем примеры таких реакций.
Урок 114
Тема учебного занятия : Классификация химических реакций в органической и неорганической химии.
Продолжительность: 45 мин
Цель урока: Повторить и обобщить представление о химической реакции, как о процессе превращения, рассмотреть некоторые из многочисленных классификаций химических реакций по различным признакам.
Задачи урока:
1) Образовательная – систематизировать, обобщить и углубить знания учащихся о химических реакциях и их классификации, развить навыки самостоятельной работы, умения записывать уравнения реакций и расставлять коэффициенты, указывать типы реакций, делать выводы и обобщения.
2) Развивающая – развивать речевые навыки, способности к анализу; развитие познавательных способностей, мышления, внимания, умения использовать изученный материал для познания нового. 3) Воспитательная – воспитание самостоятельности, сотрудничества, нравственных качеств – коллективизма, способности к взаимовыручке.
Средства обучения: Учебник О.С. Габриелян. Химия – 10, 11. М.: Дрофа 2008г.; таблицы растворимости, Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, компьютер,
Методы: - Организация УПД: беседа, объяснение
Контроль: фронтальный опрос, минисамостоятельные работы на закрепление.
Тип урока: Повторение, закрепление и систематизация знаний полученных ранее.
Форма урока:
Этапы урока: 1. Организационная часть: Цель – подготовить обучащихся к началу работы на уроке. 2. Подготовка к восприятию ранее изученной темы. Цель – актуализация ранее полученных знаний через восстановление опорных знаний – целепологание. 3. Повторение и закрепление ранее изученного материала. Цель – повторение, закрепление и систематизация знаний ранее полученных. 4. Подведение итогов, оценка деятельности обучащихся, домашнее задание. Цель – анализ, самоанализ, применение теоретических знаний обучащихся на практике.
План работы:
Организационный момент……………………………………………………….2 мин
Мотивация………………………………………………………………………...3 мин
Изучение материалов……………………………………………………………30 мин
Закрепление …………………………………………………………………..…..5 мин
Выводы ……………………………………………………………………….…...3 мин
Домашнее задание ………………………………………………………….….…2 мин
Ход учебного занятия
Приветствие, учет посещаемостиОрганизация внимания студентов
Подготовка к уроку
Мотивация
Обучащимся задаются вопросы.
1)Что такое химическая реакция? (термин «реакция» с латыни означает «противодействие», «отпор», «ответное действие»). 2)Признаки химических реакций? а) Изменение окраски. б) Появление запаха. в) Образования осадка. г) Выделение газа. д) Выделение или поглощение тепла. е) Выделение света. 3)А каковы же условия возникновения и течения химических реакций?
а) Нагревание. б) Измельчение и перемешивание. в) Растворение. г) Добавление катализатора. д) Давление. Преподаватель благодарит обучащихся за ответы.
Формирования интереса к материалу занятия студентов
Запись темы урока в тетрадь
Изучение нового материала
Без химических реакций невозможна жизнь. В окружающем нас мире протекает огромное число реакций. Чтобы ориентироваться в огромном царстве химических реакций необходимо знать их типы. В любой науке применяется приём классификаций, позволяющих по общим признакам разделить всё множество объектов на группы. И сегодня на уроке мы поговорим о типах химических реакций и по каким при знакам их классифицируют. ПРИЛОЖЕНИЕ 1
1 признак химической реакции: «Число и состав исходных и полученных веществ». Определить какое вещество пропущено, уровнять химическую реакцию, определить тип химической реакции? а) 2 КОН + Н2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2 H 2 O обмен б) С2Н2 + Н2О = СН3СОН соединение в) 2 Na + 2 HCI = 2 NaCI + H 2 замещение г) СН4 = С + 2 Н2 разложение 2 признак химической реакции: «Изменение степени окисления». Уровнять предложенную реакцию с помощью электронного баланса и указать окислитель и восстановитель . Н2 S + 8 HNO 3 = H 2 SO 4 + 8 NO 2 + 4 H 2 O ОВР S – восстановитель; N – окислитель. Н2О + СО2 = Н2СО3 не ОВР 3 признак химической реакции: «Тепловой эффект». Определить, какая из предложенных реакций является экзотермической? 1) СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2О + Q экзотермическая 2) 2 HgO = 2 Hg + O 2 - Q эндотермическая 4 признак химической реакции: «Агрегатное состояние веществ». Определить тип химической реакции по агрегатному состоянию веществ. 1) 3 C 2 H 2 = C 6 H 6 гетерогенная 2) Zn + S = ZnS гомогенная 5 признак химической реакции: «Введение других веществ». Определить среди предложенных реакций каталитическую? а) N 2 + 3 H 2 = 2 NH 3 каталитическая б) СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2О некаталитическая 6 признак химической реакции: «Обратимость». Определить среди предложенных: какая обратимая, т.е. идущая в двух направлениях, а какая необратимая, идущая до конца. а) С2Н2 + Н2 = С2Н4 обратимая б) 2 Na + 2 H 2 O = 2 NaOH + H 2 необратимая
Обучащиеся работают с реакциями по 6 признакам и вносят результаты в таблицу, заранее выданную для каждого (приложение 2 ).
4. Применение химических реакций в строительстве (сообщения обучающихся)
Объяснение преподавателя. Демонстрация слайдов
Прослушивание объяснения преподавателя, просмотр слайдов. Запись в тетрадь определения.
Закрепление
Обучащиеся на чистых листочках выполняют дифференцированное задание (приложение 3).
Организация работы студентов. Контроль
Выполнение задания в тетради.
Выводы и итоги урока
Обучащимся задаются вопросы: 1 ) О каком явлении мы сегодня вели речь? 2) С какими понятиями мы сегодня работали? 3) Какие умения на уроке применяли? 4)Достигли ли мы задач, поставленных в начале урока?
Оценка деятельности студентов на уроке
Самооценка оценки деятельности на уроке
Домашнее задание
У В. Маяковского есть такая философская мысль: Если звёзды зажигаются в небе, значит, это кому-нибудь нужно. Если химики изучают классификацию химических реакций, то, следовательно, это кому – то нужно. И здесь у меня возникает желание предложить вам небольшой реферат , в котором на примерах нужно показать значение всех типов реакций в реальной жизни, в её богатстве и разнообразии
(творческое домашнее задание).
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
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.
Рассмотрим классификацию химических реакций по различным признакам.
I. По числу и составу реагирующих веществ
Реакции, идущие без изменения состава веществ
В неорганической химии к таким реакциям можно отнести процессы получения одного химического элемента, например:
C (графит)
C (алмаз)
P (белый)
P (красный)
3O2 (кислород)
2O3 (озон)
В органической химии к этому типу реакций могут быть отнесены реакции изомеризации, которые идут без изменения не только качественного, но и количественного состава молекул веществ, например:
Изомеризация .
Реакция изомеризации алканов имеет большое практическое значение, так как углеводороды изостроения обладают меньшей способностью к детонации.
Реакции, идущие с изменением состава вещества
Можно выделить четыре типа таких реакций: соединения, разложения, замещения и обмена.
Реакции соединения – это такие реакции, при которых из двух и более веществ образуется одно сложное вещество. В неорганической химии все многообразие реакций соединения можно рассмотреть, например, на примере реакций получения серной кислоты из серы:
Получение оксида серы (IV):
S + O2 = SO2 – из двух простых веществ образуется одно сложное.
Получение оксида серы (VI):
2SO2 + O22SO3
– из простого и сложного веществ образуется одно сложное.
Примером реакции соединения, при которой одно сложное вещество образуется из более чем двух исходных, может служить заключительная стадия получения азотной кислоты:
4NO2 + О2 + 2Н2O = 4HNO3
В органической химии реакции соединения принято называть «реакциями присоединения». Все многообразие таких реакций можно рассмотреть на примере блока реакций, характеризующих свойства непредельных веществ, например этилена:
Реакция гидрирования – присоединения водорода:
Реакции разложения – это такие реакции, при которых из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ.
В неорганической химии все многообразие таких реакций можно рассмотреть на блоке реакций получения кислорода лабораторными способами:
Разложение оксида ртути (II):
2HgO2Hg + O2
– из одного сложного вещества образуются два простых.
В органической химии реакции разложения можно рассмотреть на блоке реакций получения этилена в лаборатории и в промышленности:
Реакция дегидратации (отщепления воды) этанола:
Реакция дегидрирования (отщепление водорода) этана:
Реакции замещения – это такие реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы какого-нибудь элемента в сложном веществе. B неорганической химии примером таких процессов может служить блок реакций, характеризующих свойства, например, металлов:
Взаимодействие щелочных или щелочноземельных металлов с водой:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Взаимодействие металлов с кислотами в растворе:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Предметом изучения органической химии являются не простые вещества, а только соединения. Поэтому как пример реакции замещения приведем наиболее характерное свойство предельных соединений, в частности метана, – способность его атомов водорода замещаться на атомы галогена:
CH3ClHCl
хлорметан
В органической химии к реакциям замещения относят и некоторые реакции между двумя сложными веществами, например нитрование бензола:
+ HNO3
C6H5NO2
H2O
бензол
нитробензол
Она формально является реакцией обмена. То, что это реакция замещения, становится понятным только при рассмотрении ее механизма.
Реакции обмена – это такие реакции, при которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями.
Эти реакции характеризуют свойства электролитов и в растворах протекают по правилу Бертолле, то есть только в том случае, если в результате образуется осадок, газ или малодиссоциирующее вещество (например, Н2О).
B неорганической химии это может быть блок реакций, характеризующих, например, свойства щелочей:
Реакция нейтрализации, идущая с образованием соли и воды:
NaOH + HNO3 = NaNO3 + Н2O
или в ионном виде:
OH– + H+ = H2O
Реакция между щелочью и солью, идущая с образованием газа:
2NH4Cl + Са(ОН)2 = CaCl2 + 2NH3 + 2Н2O
B органической химии можно рассмотреть блок реакций, характеризующих, например, свойства уксусной кислоты: Реакция, идущая с образованием слабого электролита – H2O:
Na(CH3COO) + H2O
Реакция, идущая с образованием газа:
2CH3COOH + CaCO3 → 2CH3COO– + Ca2+ + CO2 + H2O
Реакция, идущая с образованием осадка:
2CH3COOH + K2SiO3 → 2K(CH3COO) + H2SiO3↓
II. По изменению степеней окисления химических элементов, образующих вещества
По этому признаку различают следующие реакции:
Реакции, идущие с изменением степеней окисления элементов, или окислительно-восстановительные реакции. К ним относится множество реакций, в том числе все реакции замещения, а также те реакции соединения и разложения, в которых участвует хотя бы одно простое вещество, например:
Реакции, идущие без изменения степеней окисления химических элементов. К ним, например, относятся все реакции ионного обмена, а также многие реакции соединения, например:
Li 2 O + Н 2 O = 2LiOH ,
многие реакции разложения:
Fe 2 O 3 + 3H 2 O
реакции этерификации:
HCOOH + CH 3 OHHCOOCH 3 + H 2 O
III. По тепловому эффекту
По тепловому эффекту реакции делят на экзотермические и эндотермические.
1.Экзотермические реакции протекают с выделением энергии.
К ним относятся почти все реакции соединения. Редкое исключение составляют эндотермические реакции синтеза оксида азота (II) из азота и кислорода и реакция газообразного водорода с твердым иодом:
N 2 + O 2 = 2 NO – Q
Экзотермические реакции, которые протекают с выделением света, относят к реакциям горения , например:
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 + Q
Гидрирование этилена – пример экзотермической реакции:
CH 3 –CH 3
+ Q
Она идет при комнатной температуре.
2.Эндотермические реакции протекают с поглощением энергии.
Очевидно, что к ним будут относиться почти все реакции разложения, например:
Обжиг известняка:
CaO + CO 2
– Q
Количество выделенной или поглощенной в результате реакции энергии называют тепловым эффектом реакции , а уравнение химической реакции с указанием этого эффекта называют термохимическим уравнением , например:
H 2 (г) + Cl 2 (г) = 2HCl(г) + 92,3 кДж
N 2 (г) + O 2 (г) = 2NO(г) – 90,4 кДж
IV. По агрегатному состоянию реагирующих веществ (фазовому составу)
По агрегатному состоянию реагирующих веществ различают:
Гетерогенные реакции – реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в разных агрегатных состояниях (в разных фазах):
2Al(т) + 3CuCl 2 (р-p) = 3Cu(т) + 2AlCl3(р-p)
CaC 2 (т) + 2H 2 O(ж) = C 2 H 2 + Ca(OH) 2 (р-p)
Гомогенные реакции – реакции, в которых реагирующие вещества и
продукты реакции находятся в одном агрегатном состоянии (в одной фазе):
H 2 (г) + F 2 (г) = 2HF(г)
V. По участию катализатора
По участию катализатора различают:
Некаталитические реакции , идущие без участия катализатора:
2Hg + O 2
2. Каталитические реакции , идущие с участием катализатора:
C 2 H 5 OH
CH 2 =CH 2
+ H 2 O
Этанол этен
Так как все биохимические реакции, протекающие в клетках живых организмов, идут с участием особых биологических катализаторов белковой природы – , все они относятся к каталитическим или, точнее, ферментативным. Следует отметить, что более 70 % химических производств используют катализаторы.
VI. По направлению
По направлению различают:
Необратимые реакции протекают в данных условиях только в одном направлении.
К ним можно отнести все реакции обмена, сопровождающиеся образованием осадка, газа или малодиссоциирующего вещества (воды) и все реакции горения.
Обратимые реакции в данных условиях протекают одновременно в двух противоположных направлениях.
Таких реакций подавляющее большинство.
В органической химии признак обратимости отражают названия – антонимы процессов:
гидрирование – дегидрирование,
гидратация – дегидратация,
Обратимы все реакции этерификации (противоположный процесс, как вы знаете, носит
название
гидролиза
Рисунок 1. Классификация химических реакций
Классификация химических реакций, как и все другие классификации, условна. Ученые договорились разделить реакции на определенные типы по выделенным ими признакам. Но большинство химических превращений можно отнести к разным типам. Например, составим характеристику процесса синтеза аммиака:
Это реакция соединения, окислительно-восстановительная, экзотермическая, обратимая, каталитическая, гетерогенная (точнее, гетерогенно-каталитическая), протекающая с уменьшением давления в системе. Для успешного управления процессом необходимо учитывать все приведенные сведения. Конкретная химическая реакция всегда многокачественна, ее характеризуют разные признаки.
Приложение 2
Классификация реакцийТип реакции
Пример
не сопровождаются изменением состава
Аллотропные модификации
C (графит) C (алмаз)
с изменением состава веществ
с выделением или поглощением тепла
С изменением степени окисления
По направлению
По изменению фазового состава
По использованию катализатора
Приложение 3
Запишите термохимическое уравнение реакции горения метана, если известно, что при сгорании 5,6 л этого газа (н. у.) выделяется 225 кДж теплоты.
При соединении 18 г алюминия в кислороде выделяется 547 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.
Лекция: Классификация химических реакций в неорганической и органической химии
Виды химических реакций в неорганической химии
А) Классификация по количеству начальных веществ:
Разложение – вследствие данной реакции, из одного имеющегося сложного вещества, образуются два или несколько простых, а так же сложных веществ.
Пример: 2Н 2 O 2 → 2Н 2 O + O 2Соединение – это такая реакция, при которой из двух и более простых, а также сложных веществ, образуется одно, но более сложное.
Пример: 4Al+3O 2 → 2Al 2 O 3
Замещение – это определенная химическая реакция, которая проходит между некоторыми простыми, а так же сложными веществами. Атомы простого вещества, в данной реакции, замещаются на атомы одного из элементов, находящегося в сложном веществе.Пример: 2КI + Cl2 → 2КCl + I 2
Обмен – это такая реакция, при которой два сложных по строению вещества обмениваются своими частями.Пример: HCl + KNO 2 → KCl + HNO 2
Б) Классификация по тепловому эффекту:
Экзотермические реакции – это определенные химические реакции, при которых происходит выделение тепла.Примеры:
S +O 2 → SO 2 + Q
2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 +6H 2 O + Q
Эндотермические реакции
– это определенные химические реакции, при которых происходит поглощение тепла. Как правило, это реакции разложения.Примеры:
CaCO 3 → CaO + CO 2 – Q
2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 – Q
Теплота, которая выделяется или поглощается в результате химической реакции, называется тепловым эффектом.
Химические уравнения, в которых указан тепловой эффект реакции, называют термохимическими .
В) Классификация по обратимости:
Обратимые реакции – это реакции, которые протекают при одинаковых условиях во взаимопротивоположных направлениях.Пример: 3H 2 + N 2 ⇌ 2NH 3
Необратимые реакции – это реакции, которые протекают только в одном направлении, а так же завершающиеся полным расходом всех исходных веществ. При этих реакциях выделяе тся газ, осадок, вода.Пример: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2
Г) Классификация по изменению степени окисления:
Окислительно - восстановительные реакции – в процессе данных реакций происходит изменение степени окисления.Пример: Сu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.
Не окислительно - восстановительные – реакции без изменения степени окисления.Пример: HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O.
Д) Классификация по фазе:
Гомогенные реакции – реакции, протекающие в одной фазе, когда исходные вещества и продукты реакции имеют одно агрегатное состояние.Пример: Н 2 (газ) + Cl 2 (газ) → 2HCL
Гетерогенные реакции – реакции, протекающие на поверхности раздела фаз, при которых продукты реакции и исходные вещества имеют разное агрегатное состояние.Пример: CuO+ H 2 → Cu+H 2 O
Классификация по использованию катализатора:
Катализатор – вещество, которое ускоряет реакцию. Каталитическая реакция протекает в присутствии катализатора, некаталитическая – без катализатора.
Пример:
2H 2 0 2 MnO 2
→
2H 2 O + O 2 катализатор MnO 2
Взаимодействие щелочи с кислотой протекает без катализатора.
Пример:
КOH + HCl →
КCl + H 2 O
Ингибиторы – вещества, замедляющие реакцию.
Катализаторы и ингибиторы сами в ходе реакции не расходуются.
Виды химических реакций в органической химии
Замещение – это реакция, в процессе которой происходит замена одного атома/группы атомов, в исходной молекуле, на иные атомы/группы атомов.
Пример: СН 4 + Сl 2 → СН 3 Сl + НСl
Присоединение
– это реакции, при которых несколько молекул вещества соединяются в одну. К реакциям присоединения относятся:- Гидрирование – реакция, в процессе которой происходит присоединение водорода по кратной связи.
Пример: СН 3 -СН = СН 2 (пропен) + Н 2 → СН 3 -СН 2 -СН 3 (пропан)
Гидрогалогенирование – реакция, присоединяющая галогенводород.
Пример:
СН 2 = СН 2 (этен) + НСl → СН 3 -СН 2 -Сl (хлорэтан)
Алкины реагируют с галогеноводородами (хлороводородом, бромоводородом) так же, как и алкены. Присоединение в химической реакции проходит в 2 стадии, и определяется правилом Марковникова:
При присоединении протонных кислот и воды к несимметричным алкенам и алкинам атом водорода присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода.
Механизм данной химической реакции. Образующийся в 1 - ой, быстрой стадии, p- комплекс во 2 - ой медленной стадии постепенно превращается в s-комплекс - карбокатион. В 3 - ей стадии происходит стабилизация карбокатиона – то есть взаимодействие с анионом брома:
И1, И2 - карбокатионы. П1, П2 - бромиды.
Галогенирование – реакция, при которой присоединяется галоген. Галогенированием так же, называют все процессы, в результате которых в органические соединения вводятся атомы галогена. Данное понятие употребляется в "широком смысле". В соответствии с данным понятием, различают следующие химические реакции на основе галогенирования: фторирование, хлорирование, бромирование, йодирование.
Галогенсодержащие органические производные считаются важнейшими соединениями, которые применяются как в органическом синтезе, так и в качестве целевых продуктов. Галогенпроизводные углеводородов, считаются исходными продуктами в большом количестве реакций нуклеофильного замещения. Что касается практического использования соединений, содержащих галоген, то они применяются в виде растворителей, например хлорсодержащие соединения, холодильных агентов - хлорфторпроизводные, фреоны, пестицидов, фармацевтических препаратов, пластификаторов, мономеров для получения пластмасс.
Гидратация – реакции присоединения молекулы воды по кратной связи.
Полимеризация – это особый вид реакции, при которой молекулы вещества, имеющие относительную невеликую молекулярную массу, присоединяются друг к другу, впоследствии образовывая молекулы вещества с высокой молекулярной массой.
| | |
Классификация химических реакций
Реферат по химии ученика 11 класса средней шк.№ 653 Николаева Алексея
В качестве классификационных признаков могут быть выбраны следующие:
1. Число и состав исходных веществ и продуктов реакции.
2. Агрегатное состояние реагентов и продуктов реакции.
3. Число фаз, в которых находятся участники реакции.
4. Природа переносимых частиц.
5. Возможность протекания реакции в прямом и обратном направлении.
6. Тепловой эффект.
7. Явление катализа.
Классификация по числу и составу исходных веществ и продуктов реакции.
Реакции соединения.
При реакциях соединения из нескольких реагирующих веществ относительно простого состава получается одно вещество более сложного состава:
A + B + C = D
Как правило, эти реакции сопровождаются выделением тепла, т.е. приводят к образованию более устойчивых и менее богатых энергией соединений.
Неорганическая химия.
Реакции соединения простых веществ всегда носят окислительно-восстановительный характер. Реакции соединения, протекающие между сложными веществами, могут происходить как без изменения валентности:
СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О = Са(НСО 3) 2 ,
так и относиться к числу окислительно-восстановительных:
2FеСl 2 + Сl 2 = 2FеСl 3 .
Органическая химия.
В органической химии такие реакции часто называют реакциями присоединения. В них обычно участвуют соединения, содержащие двойную или тройную связь. Разновидности реакций присоединения: гидрирование, гидратация, гидрогалогенирование, полимеризация. Примеры данных реакций:
T o
Н 2 С = СН 2 + Н 2 → CН 3 – СН 3
этилен этан
T o
HC=CH + HCl → H 2 C=CHCl
ацетилен хлорвинил
T o
n СН 2 =СН 2 → (-СН 2 -СН 2 -)n
Этилен полиэтилен
Реакции разложения.
Реакции разложения приводят к образованию нескольких соединений из одного сложного вещества:
А = В + С + D.
Продуктами разложения сложного вещества могут быть как простые, так и сложные вещества.
Неорганическая химия.
Из реакций разложения, протекающих без изменения валентных состояний, следует отметить разложение кристаллогидратов, оснований, кислот и солей кислородсодержащих кислот:
|
t o |
||
|
CuSO 4 5H 2 O |
CuSO 4 + 5H 2 O |
|
t o |
||
|
4HNO 3 |
2H 2 O + 4NO 2 O + O 2 O. |
2AgNO 3 = 2Ag + 2NO 2 + O 2 ,
(NH 4)2Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.
Органическая химия.
В органической химии к реакциям разложения относятся: дегидратация, дегидрирование» крекинг, дегидрогалогенирование, а также реакции деполимеризации, когда из полимера образуется исходный мономер. Соответствующие уравнения реакций:
T o
С 2 Н 5 ОН → C 2 H 4 + Н 2 O
T o
С 6 Н 14 → С 6 Н 6 + 4Н 2
гексан бензол
C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8
Октан бутан бутен
C 2 H5Br → C 2 H 4 + НВг
бромэтан этилен
(-СН 2 – СН = С - СН 2 -)n → n СН 2 = СН – С = СН 2
\СНз \ СНз
природный каучук 2-метилбутадиен-1,3
Реакции замещения.
При реакциях замещения обычно простое вещество взаимодействует со сложным, образуя другое простое вещество и другое сложное:
А + ВС = АВ + С.
Неорганическая химия.
Эти реакции в подавляющем большинстве принадлежат к окислительно-восстановительным:
2Аl + Fe 2 O 3 = 2Fе + Аl 2 О 3
Zn + 2НСl = ZnСl 2 + Н 2
2КВr + Сl 2 = 2КСl + Вr 2
2 КС lO 3 + l 2 = 2KlO 3 + С l 2 .
Примеры реакций замещения, не сопровождающихся изменением валентных состояний атомов, крайне немногочисленны. Следует отметить реакцию двуокиси кремния с солями кислородсодержащих кислот, которым отвечают газообразные или летучие ангидриды:
СаСО 3 + SiO 2 = СаSiO 3 + СО 2
Са 3 (РО 4) 2 + ЗSiO 2 = ЗСаSiO 3 + Р 2 О 5
Органическая химия.
В органической химии реакции замещения понимаются шире, то есть замещать может не один атом, а группа атомов или замещается не атом, а группа атомов. К разновидности реакции замещения можно отнести нитрование и галогенирование предельных углеводородов, ароматических соединений и спиртов:
C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr
бензол бромбензол
C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O
Этанол хлорэтан
Реакции обмена.
Реакциями обмена называют реакции между двумя соединениями, которые обмениваются между собой своими составными частями:
АВ + СD = АD + СВ.
Неорганическая химия
Если при реакциях замещения протекают окислительно-восстановительные процессы, то реакции обмена всегда происходят без изменения валентного состояния атомов. Это наиболее распространенная группа реакций между сложными веществами - оксидами, основаниями, кислотами и солями:
ZnO + Н 2 SО 4 = ZnSО 4 + Н 2 О
AgNО 3 + КВr = АgВr + КNО 3
СrСl 3 + ЗNаОН = Сr(ОН) 3 + ЗNаСl.
Частный случай этих реакций обмена - реакции нейтрализации:
НСl + КОН = КСl + Н 2 О.
Обычно эти реакции подчиняются законам химического равновесия и протекают в том направлении, где хотя бы одно из веществ удаляется из сферы реакции в виде газообразного, летучего вещества, осадка или малодиссоциирующего (для растворов) соединения:
NаНСО 3 + НСl = NаСl + Н 2 О + СО 2
Са(НСО 3) 2 + Са(ОН) 2 = 2СаСО 3 ↓ + 2Н 2 О
Органическая химия
НСООН + NaOH → HCOONa + Н 2 O
муравьиная кислота формиат натрия
реакции гидролиза:
Na 2 CO3 + Н 2 О
NaHCO 3 + NaOH
карбонат натрия гидрокарбонат натрия
СО 3 + Н 2 О
НСО 3 + ОН
реакции этерификации:
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH
CH 3 COOC 2 H 5 +
H 2 O
уксусная этанол этиловый эфир уксусной кислоты
Агрегатное состояние реагентов и продуктов реакции.
Газовые реакции
|
t o |
||
|
H 2 + Cl 2 |
2HCl. |
Реакции в растворах
NaОН(рр) + НСl(p-p) = NaСl(p-p) + Н 2 О(ж)
Реакции между твердыми веществами
|
t o |
||
|
СаО (тв ) +SiO 2 (тв ) |
СаSiO 3 (тв) |
Число фаз, в которых находятся участники реакции.
Под фазой понимают совокупность однородных частей системы с одинаковыми физическими и химическими свойствами и отделенных друг от друга поверхностью раздела.
Гомогенные (однофазные) реакции.
К ним относят реакции, протекающие в газовой фазе, и целый ряд реакций, протекающих в растворах.
Гетерогенные (многофазные) реакции.
К ним относят реакции, в которых реагенты и продукты реакции находятся в разных фазах. Например:
газожидкофазные реакции
CO 2 (г) + NaOH(p-p) = NaHCO 3 (p-p).
газотвердофазные реакции
СO 2 (г) + СаО(тв) = СаСO 3 (тв).
жидкотвердофазные реакции
Na 2 SO 4 (рр) + ВаСl 3 (рр) = ВаSО 4 (тв)↓ + 2NaСl(p-p).
жидкогазотвердофазные реакции
Са(НСО 3) 2 (рр) + Н 2 SО 4 (рр) = СО 2 (r) +Н 2 О(ж) + СаSО 4 (тв)↓.
Природа переносимых частиц.
Протолитические реакции.
К протолитическим реакциям относят химические процессы, суть которых заключается в переносе протона от одних реагирующих веществ к другим.
В основе этой классификации лежит протолитическая теория кислот и оснований, в соответствии с которой кислотой считают любое вещество, отдающее протон, а основанием - вещество, способное присоединять протон, например:
К протолитическим реакциям относят реакции нейтрализации и гидролиза.
Окислительно-восстановительные реакции.
Все химические реакции подразделяются на такие, в которых степени окисления не изменяются (например, реакция обмена) и на такие, в которых происходит изменение степеней окисления. Их называют окислительно-восстановительными реакциями. Ими могут быть реакции разложения, соединения, замещения и другие более сложные реакции. Например:
Zn + 2 H + → Zn 2 + + H 2
FeS 2 + 8HNO 3 (конц ) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O
Подавляющее большинство химических реакций относятся к окислительно-восстановительным, они играют исключительно важную роль.
Лиганднообменные реакции.
К таковым относят реакции, в ходе которых происходит перенос электронной пары с образованием ковалентной связи по донорноакцепторному механизму. Например :
Cu(NO 3) 2 + 4NH 3 = (NO 3) 2
Fe + 5CO =
Al(OH) 3 + NaOH =
Характерной особенностью лиганднообменных реакций является то, что образование новых соединений, называемых комплексными, происходит без изменения степени окисления.
Возможность протекания реакции в прямом и обратном направлении.
Необратимые реакции.
Необратимыми называют такие химические процессы, продукты которых не способны реагировать друг с другом с образованием исходных веществ. Примерами необратимых реакций может служить разложение бертолетовой соли при нагревании:
2КСlО 3 → 2КСl + ЗО 2 ,
или окисление глюкозы кислородом воздуха:
С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 → 6СО 2 + 6Н 2 О
Обратимые реакции.
Обратимыми называют такие химические процессы, продукты которых способны реагировать друг с другом в тех же условиях, в которых они получены, с образованием исходных веществ.
Для обратимых реакций уравнение принято записывать следующим образом:
А + В
АВ.
Две противоположно направленные стрелки указывают на то, что при одних и тех же условиях одновременно протекает как прямая, так и обратная реакция, например:
СН 3 СООН + С 2 Н 5 ОН
СН 3 СООС 2 Н 5
+ Н 2 О.
2SO 2 +O 2
2SO 3 + Q
Следовательно, данные реакции не идут до конца, потому, что одновременно происходят две реакции - прямая (между исходными веществами) и обратная (разложение продукта реакции).
Классификация по тепловому эффекту.
Количество теплоты, которое выделяется или поглощается в результате реакции, называется тепловым эффектом данной реакции. По тепловому эффекту реакции делят:
Экзотермические.
Протекают с выделением тепла
СН 4 + 2O 2 → СО 2 + 2Н 2 O + Q
Н 2 + Cl 2 → 2HC l + Q
Эндотермические.
Протекают с поглощением тепла
N 2 + О 2 → 2NO-Q
2Н 2 O → 2Н 2 + O 2 - Q
Классификация с учетом явления катализа.
Каталитические.
К ним относятся все процессы с участием катализаторов.
Кат .
2SO 2 + O 2
2SO 3
Некаталитические.
К ним относятся любые мгновенно протекающие реакции в растворах
BaCl 2 + H 2 SO 4 = 2HCl + BaSO 4 ↓
Список литературы
Ресурсы Интернет:
http://chem.km.ru – «Мир Химии»
http :// chemi . org . ru – «Пособие для абитуриентов. Химия»
http :// hemi . wallst . ru – «Альтернативный учебник по химии для 8-11 классов»
«Руководство по химии. Поступающим в ВУЗы» - Э.Т. Оганесян, М. 1991г.
Большой Энциклопедический Словарь. Химия» - М. 1998г.
