التفاعلات الكيميائية في الكيمياء غير العضوية. تصنيف التفاعلات الكيميائية في الكيمياء غير العضوية عرض تقديمي لدرس للسبورة البيضاء التفاعلية في الكيمياء حول هذا الموضوع

تصنيف التفاعلات الكيميائية في الكيمياء العضوية وغير العضوية

التفاعلات الكيميائية ، أو الظواهر الكيميائية ، هي عمليات ينتج عنها تكوين بعضها الآخر من بعض المواد ، وتختلف عنها في التركيب و (أو) البنية.

في التفاعلات الكيميائية ، يحدث تغيير في المواد بالضرورة ، حيث تتكسر الروابط القديمة وتتشكل روابط جديدة بين الذرات.

يجب التمييز بين التفاعلات الكيميائية التفاعلات النووية.نتيجة لتفاعل كيميائي ، لا يتغير العدد الإجمالي لذرات كل عنصر كيميائي وتركيبه النظيري. التفاعلات النووية هي مسألة أخرى - عمليات تحويل النوى الذرية نتيجة تفاعلها مع نوى أخرى أو جسيمات أولية ، على سبيل المثال ، تحويل الألومنيوم إلى مغنيسيوم:

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

تصنيف التفاعلات الكيميائية متعدد الأوجه ، أي يمكن أن يعتمد على ميزات مختلفة. ولكن في ظل أي من هذه العلامات ، يمكن أن تعزى التفاعلات بين المواد العضوية وغير العضوية.

النظر في تصنيف التفاعلات الكيميائية وفقًا لمعايير مختلفة.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب عدد المواد المتفاعلة وتركيبها. التفاعلات التي تحدث دون تغيير تركيبة المادة

في الكيمياء غير العضوية ، تشمل هذه التفاعلات عمليات الحصول على تعديلات متآصلة لعنصر كيميائي واحد ، على سبيل المثال:

$ С _ ((الجرافيت)) ⇄С _ ((الماس)) $

$ S _ ((المعينية)) ⇄S _ ((أحادية الخط)) $

$ P _ ((أبيض)) ⇄P _ ((أحمر)) $

$ Sn _ ((القصدير الأبيض)) ⇄Sn _ ((القصدير الرمادي)) $

$ 3O_ (2 (أكسجين)) ⇄2O_ (3 (الأوزون)) $.

في الكيمياء العضوية ، يمكن أن يشمل هذا النوع من التفاعلات تفاعلات الأزمرة التي تحدث دون تغيير ليس فقط التركيب النوعي ، ولكن أيضًا التركيب الكمي لجزيئات المواد ، على سبيل المثال:

1. أزمرة الألكانات.

تفاعل أزمرة الألكانات له أهمية عملية كبيرة ، لأن. الهيدروكربونات ذات البنية المتساوية أقل عرضة للانفجار.

2. أزمرة الألكين.

3. أزمرة ألكين(رد فعل أ.فافورسكي).

4. أزمرة هالو ألكانات(إيه إي فافورسكي).

5. أزمرة سيانات الأمونيوم عند التسخين.

لأول مرة ، تم تصنيع اليوريا بواسطة F. Wehler في عام 1882 عن طريق أزمرة سيانات الأمونيوم عند تسخينها.

ردود الفعل التي تترافق مع تغيير في تكوين المادة

هناك أربعة أنواع من هذه التفاعلات: المركبات ، التحلل ، الاستبدالات والتبادلات.

1. تفاعلات الاتصال- هذه تفاعلات تتكون فيها مادتان أو أكثر من مادة واحدة معقدة.

في الكيمياء غير العضوية ، يمكن اعتبار المجموعة الكاملة من التفاعلات المركبة باستخدام مثال التفاعلات للحصول على حامض الكبريتيك من الكبريت:

1) الحصول على أكسيد الكبريت (IV):

$ S + O_2 = SO_2 $ - تتكون مادة معقدة واحدة من مادتين بسيطتين ؛

2) إنتاج أكسيد الكبريت (VI):

$ 2SO_2 + O_2 (⇄) ↖ (t، p، cat.) 2SO_3 $ - تتكون مادة معقدة واحدة من مواد بسيطة ومعقدة ؛

3) الحصول على حامض الكبريتيك:

$ SO_3 + H_2O = H_2SO_4 $ - يتكون المركب الواحد من مادتين معقدتين.

مثال على تفاعل مركب تتشكل فيه مادة معقدة واحدة من أكثر من مادتين ابتدائيتين هي المرحلة الأخيرة في إنتاج حمض النيتريك:

4NO_2 + O_2 + 2H_2O = 4HNO_3 دولار.

في الكيمياء العضوية ، عادةً ما يشار إلى التفاعلات المركبة على أنها تفاعلات إضافة. يمكن اعتبار المجموعة الكاملة لهذه التفاعلات في مثال كتلة التفاعلات التي تميز خصائص المواد غير المشبعة ، على سبيل المثال ، الإيثيلين:

1) تفاعل الهدرجة - إضافة الهيدروجين:

$ CH_2 (=) ↙ (إيثين) CH_2 + H_2 (→) ↖ (ني ، تي °) CH_3 (-) ↙ (إيثان) CH_3 ؛ $

2) تفاعل الماء - إضافة الماء:

$ CH_2 (=) ↙ (إيثين) CH_2 + H_2O (→) ↖ (H_3PO_4 ، t °) (C_2H_5OH) ↙ (إيثانول) ؛ $

3) تفاعل البلمرة:

$ (nCH_2 = CH_2) ↙ (إيثيلين) (→) ↖ (p ، قطة ، t °) ((- CH_2-CH_2 -) _ n) ↙ (بولي إيثيلين) $

2. تفاعلات التحللهذه تفاعلات تتكون فيها عدة مواد جديدة من مادة معقدة واحدة.

في الكيمياء غير العضوية ، يمكن اعتبار المجموعة الكاملة من هذه التفاعلات باستخدام مثال كتلة من التفاعلات للحصول على الأكسجين بالطرق المعملية:

1) تحلل أكسيد الزئبق (II):

$ 2HgO (→) ↖ (t °) 2Hg + O_2 $ - تتكون مادتان بسيطتان من مادة معقدة واحدة ؛

2) تحلل نترات البوتاسيوم:

$ 2KNO_3 (→) ↖ (t °) 2KNO_2 + O_2 $ - من مادة معقدة واحدة تتكون مادة واحدة بسيطة وواحدة معقدة ؛

3) تحلل برمنجنات البوتاسيوم:

$ 2KMnO_4 (→) ↖ (t °) K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 $ - من مادة معقدة تتكون من مركبتين وواحد بسيط ، أي ثلاث مواد جديدة.

في الكيمياء العضوية ، يمكن اعتبار تفاعلات التحلل باستخدام مثال كتلة من التفاعلات لإنتاج الإيثيلين في المختبر والصناعة:

1) تفاعل الجفاف (انقسام الماء) للإيثانول:

$ C_2H_5OH (→) ↖ (H_2SO_4، t °) CH_2 = CH_2 + H_2O ؛ $

2) تفاعل نزع الهيدروجين (إزالة الهيدروجين) من الإيثان:

$ CH_3 — CH_3 (→) ↖ (Cr_2O_3،500 درجة مئوية) CH_2 = CH_2 + H_2 ؛ $

3) تفاعل تكسير البروبان (الانقسام):

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

3. تفاعلات الاستبدال- هذه تفاعلات تحل فيها ذرات مادة بسيطة محل ذرات عنصر في مادة معقدة.

في الكيمياء غير العضوية ، مثال على هذه العمليات هو كتلة من التفاعلات التي تميز خصائص ، على سبيل المثال ، المعادن:

1) تفاعل المعادن الأرضية القلوية والقلوية مع الماء:

2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2 دولار

2) تفاعل المعادن مع الأحماض في المحلول:

Zn دولار + 2HCl = ZnCl_2 + H_2 دولار ؛

3) تفاعل المعادن مع الأملاح في المحلول:

$ Fe + CuSO_4 = FeSO_4 + Cu ؛ $

4) المعادن الحرارية:

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

موضوع دراسة الكيمياء العضوية ليس مواد بسيطة ، بل مركبات فقط. لذلك ، كمثال على تفاعل الاستبدال ، نعطي الخاصية الأكثر تميزًا للمركبات المشبعة ، ولا سيما الميثان ، وهي قدرة ذرات الهيدروجين على الاستعاضة عن ذرات الهالوجين:

$ CH_4 + Cl_2 (→) ↖ (hν) (CH_3Cl) ↙ (كلوروميثان) + HCl $ ،

$ CH_3Cl + Cl_2 → (CH_2Cl_2) ↙ (ثنائي كلورو ميثان) + HCl $ ،

$ CH_2Cl_2 + Cl_2 → (CHCl_3) ↙ (ثلاثي كلورو ميثان) + HCl $ ،

$ CHCl_3 + Cl_2 → (CCl_4) ↙ (رباعي كلورو الميثان) + HCl $.

مثال آخر هو المعالجة بالبروم لمركب عطري (البنزين ، التولوين ، الأنيلين):

دعونا ننتبه إلى خصوصية تفاعلات الاستبدال في المواد العضوية: نتيجة لمثل هذه التفاعلات ، لا تتشكل مادة بسيطة ومعقدة ، كما هو الحال في الكيمياء غير العضوية ، ولكن مادتين معقدتين.

في الكيمياء العضوية ، تتضمن تفاعلات الاستبدال أيضًا بعض التفاعلات بين مادتين معقدتين ، على سبيل المثال ، نترات البنزين:

$ C_6H_6 + (HNO_3) ↙ (بنزين) (→) ↖ (H_2SO_4 (conc.) ، t °) (C_6H_5NO_2) ↙ (نيتروبنزين) + H_2O $

إنه رسميًا تفاعل تبادلي. حقيقة أن هذا رد فعل بديل يصبح واضحًا فقط عند النظر في آليته.

4. تبادل ردود الفعل- هذه هي التفاعلات التي تتبادل فيها مادتان معقدتان الأجزاء المكونة لهما.

تميز هذه التفاعلات خصائص الإلكتروليتات وتنتقل في المحاليل وفقًا لقاعدة Berthollet ، أي فقط إذا كانت النتيجة راسبًا أو غازًا أو مادة منخفضة التفكك (على سبيل المثال ، $ H_2O $).

في الكيمياء غير العضوية ، يمكن أن يكون هذا كتلة من التفاعلات التي تميز ، على سبيل المثال ، خصائص القلويات:

1) تفاعل معادل يترافق مع تكوين الملح والماء:

NaOH + HNO_3 = NaNO_3 + H_2O $

أو في شكل أيوني:

$ OH ^ (-) + H ^ (+) = H_2O $ ؛

2) التفاعل بين القلويات والملح الذي يترافق مع تكوين الغاز:

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

أو في شكل أيوني:

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

3) التفاعل بين القلويات والملح ، والذي يبدأ بتكوين راسب:

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

أو في شكل أيوني:

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

في الكيمياء العضوية ، يمكن للمرء أن يفكر في كتلة من التفاعلات التي تميز ، على سبيل المثال ، خصائص حمض الأسيتيك:

1) تفاعل يبدأ بتكوين إلكتروليت ضعيف - $ H_2O $:

$ CH_3COOH + NaOH⇄NaCH_3COO + H_2O $

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

2) بدء التفاعل مع تكوين الغاز:

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

3) التفاعل مع تشكيل راسب:

2CH_3COOH + K_2SiO_3 = 2KCH_3COO + H_2SiO_3 ↓ $

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

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب التغير في حالات أكسدة العناصر الكيميائية المكونة للمواد

التفاعلات التي تحدث مع تغير في حالات أكسدة العناصر ، أو تفاعلات الأكسدة والاختزال.

تتضمن هذه التفاعلات العديد من التفاعلات ، بما في ذلك جميع تفاعلات الاستبدال ، بالإضافة إلى تفاعلات التوليف والتحلل التي تشارك فيها مادة بسيطة واحدة على الأقل ، على سبيل المثال:

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

$ ((Mg) ↖ (0) -2 (e) ↖ (-)) ↙ (العامل المختزل) (→) ↖ (الأكسدة) (Mg) ↖ (+2) $

$ ((2H) ↖ (+1) +2 (e) ↖ (-)) ↙ (مؤكسد) (→) ↖ (اختزال) (H_2) ↖ (0) $

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

$ ((Mg) ↖ (0) -2 (e) ↖ (-)) ↙ (الاختزال) (→) ↖ (الأكسدة) (Mg) ↖ (+2) | 4 | 2 $

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

كما تتذكر ، يتم تجميع تفاعلات الأكسدة والاختزال المعقدة باستخدام طريقة توازن الإلكترون:

$ (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) ↖ (-)) ↙ (عامل مختزل) (→) ↖ (أكسدة) (Fe) ↖ (+3) | 2 $

$ ((S) ↖ (+6) +2 (e) ↖ (-)) ↙ (مؤكسد) (→) ↖ (اختزال) (S) ↖ (+4) | 3 $

في الكيمياء العضوية ، يمكن أن تكون خصائص الألدهيدات بمثابة مثال صارخ على تفاعلات الأكسدة والاختزال:

1. يتم تقليل الألدهيدات إلى الكحول المقابل:

$ (CH_3- (C) ↖ (+1) () ↖ (O↖ (-2)) ↙ (H↖ (+1)) + (H_2) ↖ (0)) ↙ (\ text "أسيتالديهيد") ( →) ↖ (Ni، t °) (CH_3- (C) ↖ (-1) (H_2) ↖ (+1) (O) ↖ (-2) (H) ↖ (+1)) ↙ (\ text " الكحول الإيثيلي ") $

$ ((C) ↖ (+1) +2 (e) ↖ (-)) ↙ (مؤكسد) (→) ↖ (اختزال) (C) ↖ (-1) | 1 $

$ ((H_2) ↖ (0) -2 (e) ↖ (-)) ↙ (مختزل) (→) ↖ (أكسدة) 2 (H) ↖ (+1) | 1 $

2. تتأكسد الألدهيدات إلى الأحماض المقابلة:

$ (CH_3- (C) ↖ (+1) () ↖ (O↖ (-2)) ↙ (H↖ (+1)) + (Ag_2) ↖ (+1) (O) ↖ (-2)) ↙ (\ text "acetaldehyde") (→) ↖ (t °) (CH_3- (Ag) ↖ (0) (C) ↖ (+3) (O) ↖ (-2) (OH) ↖ (-2 + 1) +2 (حج) ↖ (0) ↓) ↙ (\ نص "الكحول الإيثيلي") $

$ ((C) ↖ (+1) -2 (e) ↖ (-)) ↙ (العامل المختزل) (→) ↖ (الأكسدة) (C) ↖ (+3) | 1 $

$ (2 (حج) ↖ (+1) +2 (هـ) ↖ (-)) ↙ (مؤكسد) (→) ↖ (اختزال) 2 (حج) ↖ (0) | 1 $

التفاعلات التي تحدث دون تغيير حالات أكسدة العناصر الكيميائية.

وتشمل ، على سبيل المثال ، جميع تفاعلات التبادل الأيوني ، بالإضافة إلى:

العديد من التفاعلات المركبة:

$ Li_2O + H_2O = 2LiOH ؛ $

العديد من تفاعلات التحلل:

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

تفاعلات الأسترة:

$ HCOOH + CH_3OH⇄HCOOCH_3 + H_2O $.

تصنيف التفاعلات الكيميائية بالتأثير الحراري

وفقًا للتأثير الحراري ، يتم تقسيم التفاعلات إلى طاردة للحرارة و ماصة للحرارة.

تفاعلات طاردة للحرارة.

تستمر ردود الفعل هذه مع إطلاق الطاقة.

تشمل هذه التفاعلات جميع التفاعلات المركبة تقريبًا. استثناء نادر هو التفاعلات الماصة للحرارة لتخليق أكسيد النيتريك (II) من النيتروجين والأكسجين وتفاعل الهيدروجين الغازي مع اليود الصلب:

N_2 دولار + O_2 = 2NO - Q دولار ،

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

يشار إلى التفاعلات الطاردة للحرارة التي تبدأ مع إطلاق الضوء على أنها تفاعلات احتراق ، على سبيل المثال:

4 نقاط + 5O_2 = 2P_2O_5 + س ، دولار

CH_4 دولار أمريكي + 2O_2 = CO_2 + 2H_2O + Q دولار.

تعتبر هدرجة الإيثيلين مثالاً على تفاعل طارد للحرارة:

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

يعمل في درجة حرارة الغرفة.

تفاعلات ماصة للحرارة

تستمر هذه التفاعلات بامتصاص الطاقة.

من الواضح أن جميع تفاعلات التحلل تقريبًا تنتمي إليهم ، على سبيل المثال:

أ) حرق الحجر الجيري:

CaCO_3 $ (→) ↖ (t °) CaO + CO_2-Q ؛ $

ب) تكسير البيوتان:

كمية الطاقة المنبعثة أو الممتصة في التفاعل تسمى التأثير الحراري للتفاعل، وتسمى معادلة التفاعل الكيميائي الذي يشير إلى هذا التأثير معادلة حرارية كيميائية، فمثلا:

$ H_ (2 (g)) + Cl_ (2 (g)) = 2HCl _ ((g)) + 92.3 kJ، $

$ N_ (2 (g)) + O_ (2 (g)) = 2NO _ ((g)) - 90.4 kJ $.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب حالة تراكم المواد المتفاعلة (تكوين الطور)

تفاعلات غير متجانسة.

هذه هي التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل في حالات تجميع مختلفة (في مراحل مختلفة):

$ 2Al _ ((m)) + 3CuCl_ (2 (r-r)) = 3Cu _ ((t)) + 2AlCl_ (3 (r-r)) $ ،

$ CaC_ (2 (t)) + 2H_2O _ ((l)) = C_2H_2 + Ca (OH) _ (2 (صلب)) $.

ردود فعل متجانسة.

هذه هي التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل في نفس حالة التجميع (في نفس المرحلة):

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب مشاركة المحفز

تفاعلات غير تحفيزية.

تذهب ردود الفعل غير التحفيزية بدون مشاركة عامل حفاز:

$ 2HgO (→) ↖ (t °) 2Hg + O_2 $ ،

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

ردود الفعل المحفزة.

حدوث تفاعلات تحفيزية مع محفز:

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

$ (C_2H_5OH) ↙ (إيثانول) (→) ↖ (H_2SO-4 ، t °) (CH_2 = CH_2) ↙ (إيثين) + H_2O $

نظرًا لأن جميع التفاعلات البيولوجية التي تحدث في خلايا الكائنات الحية تتقدم بمشاركة محفزات بيولوجية خاصة ذات طبيعة بروتينية - إنزيمات ، فإنها جميعًا تنتمي إلى العوامل الحفازة ، أو بشكل أكثر دقة ، الأنزيمية.

وتجدر الإشارة إلى أن أكثر من 70٪ من الصناعات الكيماوية تستخدم المحفزات.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب الاتجاه

ردود فعل لا رجعة فيها.

ردود فعل لا رجعة فيها في ظل هذه الظروف في اتجاه واحد فقط.

وتشمل هذه جميع تفاعلات التبادل المصحوبة بتكوين راسب أو غاز أو مادة منخفضة الانفصال (الماء) ، وجميع تفاعلات الاحتراق.

ردود فعل عكسية.

تستمر التفاعلات العكسية في ظل هذه الظروف في وقت واحد في اتجاهين متعاكسين.

معظم ردود الفعل هذه.

في الكيمياء العضوية ، تنعكس علامة الانعكاس في الأسماء المتضادات للعمليات:

الهدرجة - نزع الهدرجة.
الجفاف - الجفاف.
البلمرة - إزالة البلمرة.

جميع تفاعلات الأسترة قابلة للعكس (تسمى العملية المعاكسة ، كما تعلم ، التحلل المائي) والتحلل المائي للبروتينات ، والإسترات ، والكربوهيدرات ، وعديد النيوكليوتيدات. الانعكاس هو أهم عملية في الكائن الحي - الأيض.

تعريف

تفاعل كيميائييسمى تحويل المواد التي يوجد فيها تغيير في تكوينها و (أو) هيكلها.

في أغلب الأحيان ، تُفهم التفاعلات الكيميائية على أنها عملية تحويل المواد الأولية (الكواشف) إلى مواد نهائية (منتجات).

تتم كتابة التفاعلات الكيميائية باستخدام معادلات كيميائية تحتوي على صيغ المواد الأولية ونواتج التفاعل. وفقًا لقانون حفظ الكتلة ، فإن عدد ذرات كل عنصر في الجانبين الأيسر والأيمن للمعادلة الكيميائية هو نفسه. عادة ، تتم كتابة صيغ المواد الأولية على الجانب الأيسر من المعادلة ، وتكتب صيغ المنتجات على اليمين. يتم تحقيق المساواة في عدد ذرات كل عنصر في الجزأين الأيمن والأيسر من المعادلة عن طريق وضع معاملات متكافئة صحيحة أمام صيغ المواد.

قد تحتوي المعادلات الكيميائية على معلومات إضافية حول سمات التفاعل: درجة الحرارة ، والضغط ، والإشعاع ، وما إلى ذلك ، والتي يشار إليها بالرمز المقابل أعلاه (أو "تحت") علامة التساوي.

يمكن تصنيف جميع التفاعلات الكيميائية في عدة فئات لها خصائص معينة.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب عدد وتركيب المواد الأولية والنتيجة

وفقًا لهذا التصنيف ، يتم تقسيم التفاعلات الكيميائية إلى تفاعلات الجمع ، التحلل ، الاستبدال ، التبادل.

نتيجة ل تفاعلات مركبةمن مادتين أو أكثر (معقدة أو بسيطة) ، يتم تكوين مادة جديدة واحدة. بشكل عام ، ستبدو معادلة مثل هذا التفاعل الكيميائي كما يلي:

فمثلا:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \ u003d Ca (HCO 3) 2

SO 3 + H 2 O \ u003d H 2 SO 4

2Mg + O 2 \ u003d 2MgO.

2 FeCl 2 + Cl 2 = 2 FeCl 3

تكون التفاعلات المركبة في معظم الحالات طاردة للحرارة ، أي تتدفق مع إطلاق الحرارة. إذا كانت هناك مواد بسيطة متورطة في التفاعل ، فغالبًا ما تكون هذه التفاعلات هي الأكسدة والاختزال (ORD) ، أي تحدث مع تغير في حالات أكسدة العناصر. من المستحيل أن نقول بشكل لا لبس فيه ما إذا كان يمكن أن يُعزى تفاعل المركب بين المواد المعقدة إلى الإجمالي.

يتم تصنيف التفاعلات التي تتكون فيها عدة مواد جديدة أخرى (معقدة أو بسيطة) من مادة معقدة واحدة على أنها تفاعلات التحلل. بشكل عام ، ستبدو معادلة تفاعل التحلل الكيميائي كما يلي:

فمثلا:

كربونات الكالسيوم 3 CaO + CO 2 (1)

2H 2 O \ u003d 2H 2 + O 2 (2)

CuSO 4 × 5H 2 O \ u003d CuSO 4 + 5H 2 O (3)

النحاس (OH) 2 \ u003d CuO + H 2 O (4)

H 2 SiO 3 \ u003d SiO 2 + H 2 O (5)

2SO 3 \ u003d 2SO 2 + O 2 (6)

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \ u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O (7)

تستمر معظم تفاعلات التحلل بالتسخين (1،4،5). التحلل بواسطة التيار الكهربائي ممكن (2). يستمر تحلل الهيدرات والأحماض وقواعد وأملاح الأحماض المحتوية على الأكسجين (1 ، 3 ، 4 ، 5 ، 7) دون تغيير حالات الأكسدة للعناصر ، أي لا تنطبق ردود الفعل هذه على الإجمالي. تتضمن تفاعلات التحلل OVR تحلل الأكاسيد والأحماض والأملاح التي تتكون من عناصر في حالات الأكسدة الأعلى (6).

توجد تفاعلات التحلل أيضًا في الكيمياء العضوية ، ولكن تحت أسماء أخرى - التكسير (8) ، نزع الهيدروجين (9):

ج 18 ح 38 \ u003d س 9 س 18 + ج 9 ح 20 (8)

C 4 H 10 \ u003d C 4 H 6 + 2H 2 (9)

في تفاعلات الاستبدالتتفاعل مادة بسيطة مع مادة معقدة ، مكونة مادة جديدة بسيطة وجديدة. بشكل عام ، ستبدو معادلة تفاعل الاستبدال الكيميائي كما يلي:

فمثلا:

2Al + Fe 2 O 3 \ u003d 2Fe + Al 2 O 3 (1)

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

2KBr + Cl 2 \ u003d 2KCl + Br 2 (3)

2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2 (4)

CaCO 3 + SiO 2 \ u003d CaSiO 3 + CO 2 (5)

Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 = ZCaSiO 3 + P 2 O 5 (6)

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

تفاعلات الاستبدال هي في الغالب تفاعلات الأكسدة والاختزال (1 - 4 ، 7). أمثلة تفاعلات التحلل التي لا يوجد فيها تغيير في حالات الأكسدة قليلة (5 ، 6).

تبادل ردود الفعلتسمى التفاعلات التي تحدث بين المواد المعقدة ، والتي تتبادل فيها الأجزاء المكونة لها. عادة ما يستخدم هذا المصطلح للتفاعلات التي تنطوي على أيونات في محلول مائي. بشكل عام ، ستبدو معادلة تفاعل التبادل الكيميائي كما يلي:

AB + CD = AD + CB

فمثلا:

CuO + 2HCl \ u003d CuCl 2 + H 2 O (1)

هيدروكسيد الصوديوم + حمض الهيدروكلوريك \ u003d كلوريد الصوديوم + H 2 O (2)

NaHCO 3 + HCl \ u003d NaCl + H 2 O + CO 2 (3)

AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)

CrCl 3 + ZNaOH = Cr (OH) 3 ↓ + ZNaCl (5)

تفاعلات التبادل ليست الأكسدة والاختزال. من الحالات الخاصة لتفاعلات التبادل هذه تفاعلات التعادل (تفاعلات تفاعل الأحماض مع القلويات) (2). تستمر تفاعلات التبادل في الاتجاه الذي تتم فيه إزالة مادة واحدة على الأقل من مجال التفاعل في شكل مادة غازية (3) ، أو راسب (4 ، 5) أو مركب منخفض الانفصال ، وغالبًا ما يكون الماء (1 ، 2).

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب التغيرات في حالات الأكسدة

اعتمادًا على التغيير في حالات الأكسدة للعناصر التي تتكون منها المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل ، يتم تقسيم جميع التفاعلات الكيميائية إلى الأكسدة والاختزال (1 ، 2) وتلك التي تحدث دون تغيير حالة الأكسدة (3 ، 4).

2Mg + CO 2 \ u003d 2MgO + C (1)

Mg 0 - 2e \ u003d Mg 2+ (مختزل)

C 4+ + 4e \ u003d C 0 (عامل مؤكسد)

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

Fe 2+ -e \ u003d Fe 3+ (مختزل)

N 5+ + 3e \ u003d N 2+ (عامل مؤكسد)

AgNO 3 + HCl \ u003d AgCl ↓ + HNO 3 (3)

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

تصنيف التفاعلات الكيميائية بالتأثير الحراري

اعتمادًا على ما إذا كانت الحرارة (الطاقة) يتم إطلاقها أو امتصاصها أثناء التفاعل ، يتم تقسيم جميع التفاعلات الكيميائية بشروط إلى exo - (1 ، 2) و ماص للحرارة (3) ، على التوالي. كمية الحرارة (الطاقة) المنبعثة أو الممتصة أثناء التفاعل تسمى حرارة التفاعل. إذا كانت المعادلة تشير إلى كمية الحرارة المنبعثة أو الممتصة ، فإن هذه المعادلات تسمى حرارية كيميائية.

N 2 + 3H 2 = 2NH 3 +46.2 كيلوجول (1)

2Mg + O 2 \ u003d 2MgO + 602.5 kJ (2)

N 2 + O 2 \ u003d 2NO - 90.4 كيلو جول (3)

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب اتجاه التفاعل

وفقًا لاتجاه التفاعل ، هناك عمليات قابلة للعكس (عمليات كيميائية تكون منتجاتها قادرة على التفاعل مع بعضها البعض في نفس الظروف التي يتم الحصول عليها فيها ، مع تكوين مواد البداية) ولا رجعة فيها (العمليات الكيميائية ، ومنتجاتها ليست قادرة على التفاعل مع بعضها البعض مع تكوين المواد الأولية).

بالنسبة لردود الفعل القابلة للعكس ، تتم كتابة المعادلة بشكل عام على النحو التالي:

أ + ب ↔ أب

فمثلا:

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

من أمثلة التفاعلات التي لا رجعة فيها التفاعلات التالية:

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2

ج 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

يمكن أن يكون الدليل على عدم رجوع التفاعل بمثابة نواتج تفاعل لمادة غازية أو راسب أو مركب منخفض التفكك ، وغالبًا ما يكون الماء.

تصنيف التفاعلات الكيميائية بوجود عامل حفاز

من وجهة النظر هذه ، يتم تمييز التفاعلات التحفيزية وغير التحفيزية.

المحفز هو مادة تسرع التفاعل الكيميائي. التفاعلات التي تنطوي على محفزات تسمى الحفازة. بعض ردود الفعل مستحيلة بشكل عام بدون وجود محفز:

2H 2 O 2 \ u003d 2H 2 O + O 2 (محفز MnO 2)

في كثير من الأحيان ، يعمل أحد منتجات التفاعل كمحفز يعمل على تسريع هذا التفاعل (التفاعلات التحفيزية التلقائية):

MeO + 2HF \ u003d MeF 2 + H 2 O ، حيث Me هو معدن.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

تصنيف التفاعلات الكيميائية

ملخص عن الكيمياء لطالب في الصف الحادي عشر بالمدرسة الثانوية رقم 653 أليكسي نيكولاييف

يمكن تحديد ما يلي كميزات تصنيف:

1. عدد وتكوين مواد البداية ونواتج التفاعل.

2. الحالة الإجمالية للمواد المتفاعلة ونواتج التفاعل.

3. عدد المراحل التي يكون فيها المشاركون في التفاعل.

4. طبيعة الجسيمات المحمولة.

5. إمكانية حدوث رد فعل في الاتجاه الأمامي والخلفي.

6. التأثير الحراري.

7. ظاهرة الحفز الكيميائي.

التصنيف وفقًا لعدد وتكوين المواد الأولية ونواتج التفاعل.

تفاعلات الاتصال.

في تفاعلات المركب من عدة مواد متفاعلة بتكوين بسيط نسبيًا ، يتم الحصول على مادة واحدة ذات تركيبة أكثر تعقيدًا:

أ + ب + ج = د

كقاعدة عامة ، تكون هذه التفاعلات مصحوبة بإطلاق حرارة ، أي يؤدي إلى تكوين مركبات أكثر استقرارًا وأقل غنى بالطاقة.

الكيمياء غير العضوية.

ردود الفعل من مزيج من المواد البسيطة دائما الأكسدة والاختزال في الطبيعة. يمكن أن تحدث تفاعلات الاتصال التي تحدث بين المواد المعقدة دون تغيير في التكافؤ:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \ u003d Ca (HCO 3) 2 ،

وتصنف على أنها الأكسدة والاختزال:

2 FeCl 2 + Cl 2 = 2 FeCl 3.

الكيمياء العضوية.

في الكيمياء العضوية ، غالبًا ما تسمى هذه التفاعلات تفاعلات إضافة. عادة ما تتضمن مركبات تحتوي على رابطة مزدوجة أو ثلاثية. أنواع مختلفة من تفاعلات الإضافة: الهدرجة ، الهدرجة ، الهلجنة المائية ، البلمرة. أمثلة على هذه التفاعلات:

إلى

H 2 C \ u003d CH 2 + H 2 → CH 3 - CH 3

الإيثيلين الإيثان

إلى

HC = CH + HCl → H 2 C = CHCl

كلوريد الأسيتيلين فينيل

إلى

ن CH 2 \ u003d CH 2 → (-CH 2 -CH 2 -) ن

إيثيلين بولي إيثيلين

تفاعلات التحلل.

تؤدي تفاعلات التحلل إلى تكوين عدة مركبات من مادة معقدة واحدة:

أ = ب + ج + د.

يمكن أن تكون نواتج التحلل لمادة معقدة عبارة عن مواد بسيطة ومعقدة.

الكيمياء غير العضوية.

من تفاعلات التحلل التي تحدث دون تغيير حالات التكافؤ ، يجب ملاحظة تحلل الهيدرات والقواعد والأحماض وأملاح الأحماض المحتوية على الأكسجين:

	إلى
CuSO 4 5H 2 O		CuSO 4 + 5H 2 O

	إلى
4HNO 3		2 س 2 س + 4 لا 2 س + س 2 س.

2AgNO 3 \ u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2 ،

(NH 4) 2Cr 2 O 7 \ u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.

الكيمياء العضوية.

في الكيمياء العضوية ، تشمل تفاعلات التحلل: التجفاف ، نزع الهيدروجين ، التكسير ، نزع الهالوجين ، بالإضافة إلى تفاعلات إزالة البلمرة ، عندما يتكون المونومر الأولي من البوليمر. معادلات التفاعل المقابلة هي:

إلى

ج 2 H 5 OH → C 2 H 4 + H 2 O

إلى

ج 6 س 14 ← ج 6 س 6 + 4 س 2

الهكسان البنزين

ج 8 س 18 - ج 4 س 10 + ج 4 س 8

أوكتان بوتان بيوتين

ج 2 H5Br → C 2 H 4 + HBr

بروموثان الإيثيلين

(-CH 2 - CH \ u003d C - CH 2 -) n → n CH 2 \ u003d CH - C \ u003d CH 2

\ CHz \ CHz

مطاط طبيعي 2-ميثيل بوتادين -1،3

تفاعلات الاستبدال.

في تفاعلات الاستبدال ، عادة ما تتفاعل مادة بسيطة مع مادة معقدة ، مكونة مادة أخرى بسيطة وأخرى معقدة:

أ + BC = AB + C.

الكيمياء غير العضوية.

تنتمي ردود الفعل هذه في الغالبية العظمى إلى تفاعلات الأكسدة والاختزال:

2Al + Fe 2 O 3 \ u003d 2Fe + Al 2 O 3

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

2KBr + Cl 2 \ u003d 2KCl + Br 2

2 KS lO 3 + l 2 \ u003d 2KlO 3 + C l 2.

أمثلة تفاعلات الاستبدال غير المصحوبة بتغيير في حالات التكافؤ للذرات قليلة للغاية. وتجدر الإشارة إلى تفاعل ثاني أكسيد السيليكون مع أملاح الأحماض المحتوية على الأكسجين ، والتي تتوافق مع أنهيدريدات غازية أو متطايرة:

CaCO 3 + SiO 2 \ u003d CaSiO 3 + CO 2

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

الكيمياء العضوية.

في الكيمياء العضوية ، تُفهم تفاعلات الاستبدال على نطاق أوسع ، أي ليس ذرة واحدة ، ولكن يمكن لمجموعة من الذرات أن تحل محل ، أو لا تحل محل ذرة ، ولكن يتم استبدال مجموعة من الذرات. تشتمل مجموعة متنوعة من تفاعلات الاستبدال على نترات وهلجنة الهيدروكربونات المشبعة والمركبات العطرية والكحولات:

ج 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

البنزين بروموبنزين

C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O

الإيثانول كلورو إيثان

تبادل ردود الفعل.

تبادل ردود الفعلتسمى التفاعلات بين مركبين يتبادلان مكوناتهما:

AB + CD = AD + CB.

الكيمياء غير العضوية

في حالة حدوث عمليات الأكسدة والاختزال أثناء تفاعلات الاستبدال ، تحدث تفاعلات التبادل دائمًا دون تغيير حالة التكافؤ للذرات. هذه هي المجموعة الأكثر شيوعًا من التفاعلات بين المواد المعقدة - الأكاسيد والقواعد والأحماض والأملاح:

ZnO + H 2 SO 4 \ u003d ZnSO 4 + H 2 O

AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3

CrCl 3 + ZNaOH = Cr (OH) 3 + ZNaCl.

هناك حالة خاصة من تفاعلات التبادل هذه وهي تفاعلات التحييد:

Hcl + KOH \ u003d KCl + H 2 O.

عادةً ما تخضع هذه التفاعلات لقوانين التوازن الكيميائي وتتقدم في الاتجاه الذي تتم فيه إزالة مادة واحدة على الأقل من مجال التفاعل في شكل مادة غازية أو متطايرة أو مترسبة أو منخفضة التفكك (للحلول) مركب:

NaHCO 3 + HCl \ u003d NaCl + H 2 O + CO 2

Ca (HCO 3) 2 + Ca (OH) 2 \ u003d 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O

الكيمياء العضوية

هكووه + هيدروكسيد الصوديوم ← HCOONa + H 2 O

فورمات الصوديوم حمض الفورميك

تفاعلات التحلل المائي:

Na 2 CO3 + H 2 O
NaHCO3 + هيدروكسيد الصوديوم

كربونات الصوديوم بيكربونات الصوديوم

ثاني أكسيد الكربون 3 + H 2 O
HCO 3 + أوه

تفاعلات الأسترة:

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

أسيتات إيثيل الإيثانول الخل

الحالة الإجمالية للمواد المتفاعلة ونواتج التفاعل.

تفاعلات الغاز

	إلى
H 2 + Cl 2		2HCl.

ردود الفعل في الحلول

هيدروكسيد الصوديوم (pp) + Hcl (p-p) \ u003d NaCl (p-p) + H 2 O (l)

التفاعلات بين المواد الصلبة

	إلى
CaO (تلفزيون) + SiO 2 (تلفزيون)		CaSiO 3 (تلفزيون)

عدد المراحل التي يكون فيها المشاركون في التفاعل.

تُفهم المرحلة على أنها مجموعة من الأجزاء المتجانسة من نظام لها نفس الخصائص الفيزيائية والكيميائية ويتم فصلها عن بعضها البعض بواسطة واجهة.

تفاعلات متجانسة (أحادية الطور).

وتشمل هذه التفاعلات التي تحدث في الطور الغازي ، وعددًا من التفاعلات التي تحدث في المحاليل.

تفاعلات غير متجانسة (متعددة الأطوار).

وتشمل هذه التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل في مراحل مختلفة. فمثلا:

تفاعلات المرحلة الغازية السائلة

CO 2 (g) + NaOH (p-p) = NaHCO 3 (p-p).

تفاعلات الطور الغازي الصلب

CO 2 (g) + CaO (tv) \ u003d CaCO 3 (تلفزيون).

تفاعلات المرحلة السائلة الصلبة

Na 2 SO 4 (pp) + BaCl 3 (pp) \ u003d BaSO 4 (تلفزيون) ↓ + 2NaCl (p-p).

تفاعلات المرحلة الصلبة-الغازية السائلة

Ca (HCO 3) 2 (pp) + H 2 SO 4 (pp) \ u003d CO 2 (r) + H 2 O (l) + CaSO 4 (tv) ↓.

طبيعة الجسيمات المحمولة.

تفاعلات بروتينية.

تتضمن تفاعلات التحلل البروتيني عمليات كيميائية ، يتمثل جوهرها في نقل البروتون من مادة متفاعلة إلى مادة أخرى.

يعتمد هذا التصنيف على نظرية الحالة الأولية للأحماض والقواعد ، والتي بموجبها الحمض هو أي مادة تتبرع بالبروتون ، والقاعدة هي مادة يمكنها قبول البروتون ، على سبيل المثال:

تشمل تفاعلات الحالة الأولية تفاعلات المعادلة والتحلل المائي.

تفاعلات الأكسدة والاختزال.

تنقسم جميع التفاعلات الكيميائية إلى تلك التي لا تتغير فيها حالات الأكسدة (على سبيل المثال ، تفاعل التبادل) وتلك التي تتغير فيها حالات الأكسدة. يطلق عليهم ردود فعل الأكسدة والاختزال. يمكن أن تكون تفاعلات تحلل ومركبات واستبدالات وغيرها من التفاعلات الأكثر تعقيدًا. فمثلا:

Zn + 2 H + → Zn 2 + + H 2

FeS 2 + 8HNO 3 (conc ) \ u003d Fe (NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O

الغالبية العظمى من التفاعلات الكيميائية هي الأكسدة والاختزال ، فهي تلعب دورًا مهمًا للغاية.

تفاعلات التبادل يجند.

وتشمل هذه التفاعلات التي يحدث خلالها نقل زوج الإلكترون مع تكوين رابطة تساهمية بواسطة آلية متلقي المانح. فمثلا:

Cu (NO 3) 2 + 4NH 3 = (NO 3) 2

Fe + 5CO =

Al (OH) 3 + هيدروكسيد الصوديوم =

من السمات المميزة لتفاعلات تبادل الترابط أن تكون مركبات جديدة ، تسمى المركبات المعقدة ، تحدث دون تغيير في حالة الأكسدة.

إمكانية حدوث رد فعل في الاتجاه الأمامي والخلفي.

ردود فعل لا رجعة فيها.

لا رجعة فيه تسمى هذه العمليات الكيميائية ، التي لا تستطيع منتجاتها التفاعل مع بعضها البعض مع تكوين المواد الأولية. من أمثلة التفاعلات التي لا رجعة فيها تحلل ملح برتوليت عند تسخينه:

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2 ،

أو أكسدة الجلوكوز مع الأكسجين الجوي:

ج 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

ردود فعل عكسية.

تفريغ تسمى هذه العمليات الكيميائية ، والتي تكون منتجاتها قادرة على التفاعل مع بعضها البعض في نفس الظروف التي يتم الحصول عليها فيها ، مع تكوين المواد الأولية.

بالنسبة للتفاعلات القابلة للعكس ، تُكتب المعادلة عادةً على النحو التالي:

أ + ب
AB.

يشير سهمان موجهان بشكل معاكس إلى أنه في ظل نفس الظروف ، تستمر التفاعلات الأمامية والعكسية في وقت واحد ، على سبيل المثال:

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH
CH 3 COOS 2 H 5 + H 2 O.

2SO2 + O2
2SO 3 + س

وبالتالي ، لا تصل هذه التفاعلات إلى النهاية ، لأن تفاعلين يحدثان في وقت واحد - مباشر (بين مواد البداية) وعكسي (تحلل منتج التفاعل).

التصنيف حسب التأثير الحراري.

تسمى كمية الحرارة التي يتم إطلاقها أو امتصاصها نتيجة التفاعل بالتأثير الحراري لهذا التفاعل. وفقًا للتأثير الحراري للتفاعل ، يتم تقسيمهم إلى:

طارد للحرارة.

يتدفق مع الحرارة

CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q

H 2 + Cl 2 → 2HC l + Q

ماص للحرارة.

تدفق مع امتصاص الحرارة

N 2 + O 2 → 2NO-Q

2Н 2 O → 2Н 2 + O 2 - Q

التصنيف مع مراعاة ظاهرة الحفز.

المحفز.

وتشمل هذه جميع العمليات التي تنطوي على محفزات.

قطة.

2SO2 + O2
2SO3

غير محفز.

وتشمل هذه التفاعلات اللحظية في الحلول

BaCl 2 + H 2 SO 4 \ u003d 2HCl + BaSO 4 ↓

فهرس

موارد الإنترنت:

http://chem.km.ru - "عالم الكيمياء"

http: // chemi. غزاله. ru - "دليل المتقدمين. كيمياء"

http: // hemi. وول ستريت. ru - "كتاب بديل في الكيمياء للصفوف 8-11"

"دليل الكيمياء. المتقدمون إلى الجامعات "- إي.تي. Hovhannisyan، M. 1991

قاموس موسوعي كبير. كيمياء "- M. 1998.

يجب التمييز بين التفاعلات الكيميائية والتفاعلات النووية. نتيجة للتفاعلات الكيميائية ، لا يتغير العدد الإجمالي لذرات كل عنصر كيميائي وتركيبه النظائري. التفاعلات النووية هي مسألة أخرى - عمليات تحويل النوى الذرية نتيجة تفاعلها مع نوى أخرى أو جسيمات أولية ، على سبيل المثال ، تحويل الألومنيوم إلى مغنيسيوم:

27 13 Al + 1 1 H \ u003d 24 12 Mg + 4 2 He

تصنيف التفاعلات الكيميائية متعدد الأوجه ، أي أنه يمكن أن يعتمد على علامات مختلفة. ولكن في ظل أي من هذه العلامات ، يمكن أن تعزى التفاعلات بين المواد العضوية وغير العضوية.

النظر في تصنيف التفاعلات الكيميائية وفقًا لمعايير مختلفة.

I. وفقًا لعدد وتكوين المواد المتفاعلة

ردود الفعل التي تحدث دون تغيير تركيبة المواد.

C (الجرافيت) C (الماس)
S (معيني) ↔ S (أحادي الميل)
R (أبيض) ↔ R (أحمر)
Sn (قصدير أبيض) ↔ Sn (قصدير رمادي)
3O 2 (أكسجين) ↔ 2O 3 (أوزون)

1. أزمرة الألكانات.

إن تفاعل الأزمرة للألكانات له أهمية عملية كبيرة ، لأن الهيدروكربونات في البنية المتوازنة لها قدرة أقل على التفجير.

2. أزمرة الألكينات.

3. isomerization من الألكينات (تفاعل A. E.Favoursky).

CH 3 - CH 2 - C \ u003d - CH ↔ CH 3 - C \ u003d - C- CH 3

إيثيل أسيتيلين ثنائي ميثيل أسيتيلين

4. إيزومرة هالو ألكانات (أ. إي. فافورسكي ، 1907).

5. أزمرة سيانيت الأمونيوم عند التسخين.

لأول مرة ، تم تصنيع اليوريا بواسطة F. Wehler في عام 1828 عن طريق أزمرة سيانات الأمونيوم عند تسخينها.

ردود الفعل التي تترافق مع تغيير في تكوين المادة

هناك أربعة أنواع من هذه التفاعلات: المركبات ، التحلل ، الاستبدالات والتبادلات.

1. تفاعلات الاتصال هي تلك التفاعلات التي تتكون فيها مادة معقدة واحدة من مادتين أو أكثر

في الكيمياء غير العضوية ، يمكن اعتبار المجموعة الكاملة للتفاعلات المركبة ، على سبيل المثال ، باستخدام مثال التفاعلات للحصول على حامض الكبريتيك من الكبريت:

1. الحصول على أكسيد الكبريت (IV):

S + O 2 \ u003d SO - تتكون مادة واحدة معقدة من مادتين بسيطتين.

2. الحصول على أكسيد الكبريت (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - تتكون مادة معقدة واحدة من مادة بسيطة ومعقدة.

3. الحصول على حامض الكبريتيك:

SO 3 + H 2 O \ u003d H 2 SO 4 - يتكون مجمع واحد من مادتين معقدتين.

4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \ u003d 4HNO 3

في الكيمياء العضوية ، يشار إلى التفاعلات المركبة عادة باسم "تفاعلات الإضافة". يمكن اعتبار المجموعة الكاملة لهذه التفاعلات في مثال كتلة التفاعلات التي تميز خصائص المواد غير المشبعة ، على سبيل المثال ، الإيثيلين:

1. تفاعل الهدرجة - إضافة الهيدروجين:

CH 2 \ u003d CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3

إيثين → إيثان

2. تفاعل الترطيب - إضافة الماء.

3. تفاعل البلمرة.

2. تفاعلات التحلل هي تلك التفاعلات التي تتكون فيها عدة مواد جديدة من مادة معقدة واحدة.

في الكيمياء غير العضوية ، يمكن اعتبار المجموعة الكاملة من هذه التفاعلات في كتلة التفاعلات للحصول على الأكسجين بالطرق المعملية:

1. تحلل أكسيد الزئبق (II) - يتكون اثنان بسيطان من مادة معقدة واحدة.

2. تحلل نترات البوتاسيوم - من مادة معقدة واحدة ، واحدة بسيطة ومركبة واحدة.

3. تحلل برمنجنات البوتاسيوم - من مادة معقدة واحدة ، اثنتان معقدتان وواحدة بسيطة ، أي ثلاث مواد جديدة.

في الكيمياء العضوية ، يمكن اعتبار تفاعلات التحلل على كتلة التفاعلات لإنتاج الإيثيلين في المختبر وفي الصناعة:

1. تفاعل الإيثانول مع الجفاف (انقسام الماء):

C 2 H 5 OH → CH 2 \ u003d CH 2 + H 2 O

2. تفاعل نزع الهدرجة (انقسام الهيدروجين) للإيثان:

CH 3 -CH 3 → CH 2 \ u003d CH 2 + H 2

أو CH 3 -CH 3 → 2C + ZH 2

3. تفاعل تكسير (انقسام) البروبان:

CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 \ u003d CH 2 + CH 4

3. تفاعلات الاستبدال هي تفاعلات تؤدي إلى استبدال ذرات مادة بسيطة بذرات عنصر في مادة معقدة.

1 - تفاعل الفلزات الأرضية القلوية أو القلوية مع الماء:

2Na + 2H 2 O \ u003d 2NaOH + H 2

2. تفاعل المعادن مع الأحماض في المحلول:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

3 - تفاعل المعادن مع الأملاح في المحلول:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + النحاس

4. ميتالثرمي:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr

ج 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

البنزين → بروموبنزين

دعونا ننتبه إلى خصوصية تفاعل الاستبدال في المواد العضوية: نتيجة لمثل هذه التفاعلات ، لا تتشكل مادة بسيطة ومعقدة ، كما هو الحال في الكيمياء غير العضوية ، ولكن مادتين معقدتين.

في الكيمياء العضوية ، تتضمن تفاعلات الاستبدال أيضًا بعض التفاعلات بين مادتين معقدتين ، على سبيل المثال ، نترات البنزين. إنه رسميًا تفاعل تبادلي. حقيقة أن هذا رد فعل بديل يصبح واضحًا فقط عند النظر في آليته.

4. تفاعلات التبادل هي مثل هذه التفاعلات التي تتبادل فيها مادتان معقدتان الأجزاء المكونة لهما

تميز هذه التفاعلات خواص الإلكتروليتات وتنتقل في المحاليل وفقًا لقاعدة Berthollet ، أي فقط إذا تم تشكيل مادة راسب أو غاز أو مادة منخفضة الانفصال (على سبيل المثال ، H 2 O) كنتيجة لذلك.

في الكيمياء غير العضوية ، يمكن أن يكون هذا كتلة من التفاعلات التي تميز ، على سبيل المثال ، خصائص القلويات:

1. تفاعل التعادل المصاحب لتكوين الملح والماء.

2. التفاعل بين القلويات والملح ، والذي يترافق مع تكوين الغاز.

3. التفاعل بين القلويات والملح ، والذي يترافق مع تكوين راسب:

СuSO 4 + 2KOH \ u003d Cu (OH) 2 + K 2 SO 4

أو في شكل أيوني:

Cu 2+ + 2OH - \ u003d Cu (OH) 2

في الكيمياء العضوية ، يمكن للمرء أن يفكر في كتلة من التفاعلات التي تميز ، على سبيل المثال ، خصائص حمض الأسيتيك:

1. تفاعل التفاعل مع تكوين إلكتروليت ضعيف - H 2 O:

CH 3 COOH + NaOH → Na (CH3COO) + H 2 O

2. التفاعل المصاحب لتكوين الغاز:

2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2 + + CO 2 + H 2 O

3. تفاعل التفاعل مع تكوين راسب:

2CH 3 COOH + K 2 SO 3 → 2K (CH 3 COO) + H 2 SO 3

2CH 3 COOH + SiO → 2CH 3 COO + H 2 SiO 3

ثانيًا. عن طريق تغيير حالات أكسدة العناصر الكيميائية التي تشكل المواد

على هذا الأساس ، يتم تمييز ردود الفعل التالية:

1. التفاعلات التي تحدث مع تغير في حالات أكسدة العناصر ، أو تفاعلات الأكسدة والاختزال.

1. Mg 0 + H + 2 SO 4 \ u003d Mg + 2 SO 4 + H 2

2. 2Mg 0 + O 0 2 = Mg +2 O -2

يتم تجميع تفاعلات الأكسدة والاختزال المعقدة باستخدام طريقة توازن الإلكترون.

2KMn +7 O 4 + 16HCl - \ u003d 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O

في الكيمياء العضوية ، يمكن أن تكون خصائص الألدهيدات بمثابة مثال صارخ على تفاعلات الأكسدة والاختزال.

1. يتم تقليلها إلى الكحوليات المقابلة:

تتأكسد Aldecides إلى الأحماض المقابلة:

2. التفاعلات التي تحدث دون تغيير حالات أكسدة العناصر الكيميائية.

وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، جميع تفاعلات التبادل الأيوني ، بالإضافة إلى العديد من التفاعلات المركبة ، والعديد من تفاعلات التحلل ، وتفاعلات الأسترة:

HCOOH + CHgOH = HSOCH 3 + H 2 O

ثالثا. عن طريق التأثير الحراري

وفقًا للتأثير الحراري ، يتم تقسيم التفاعلات إلى طاردة للحرارة و ماصة للحرارة.

1. تستمر التفاعلات الطاردة للحرارة مع إطلاق الطاقة.

يشار إلى التفاعلات الطاردة للحرارة التي تبدأ مع إطلاق الضوء على أنها تفاعلات احتراق. تعتبر هدرجة الإيثيلين مثالاً على تفاعل طارد للحرارة. يعمل في درجة حرارة الغرفة.

2. تستمر التفاعلات الماصة للحرارة مع امتصاص الطاقة.

من الواضح أن جميع تفاعلات التحلل تقريبًا ستنطبق عليهم ، على سبيل المثال:

1. تكليس الحجر الجيري

2. تكسير البيوتان

تسمى كمية الطاقة المنبعثة أو الممتصة نتيجة التفاعل بالتأثير الحراري للتفاعل ، وتسمى معادلة التفاعل الكيميائي التي تشير إلى هذا التأثير بالمعادلة الحرارية الكيميائية:

H 2 (g) + C 12 (g) \ u003d 2HC 1 (g) + 92.3 kJ

N 2 (g) + O 2 (g) \ u003d 2NO (g) - 90.4 كيلو جول

رابعا. وفقًا لحالة تجميع المواد المتفاعلة (تكوين الطور)

وفقًا لحالة تجميع المواد المتفاعلة ، هناك:

1. التفاعلات غير المتجانسة - التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل في حالات تجميع مختلفة (في مراحل مختلفة).

2. التفاعلات المتجانسة - التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل في نفس حالة التجميع (في مرحلة واحدة).

خامسا حسب مشاركة المحفز

حسب مشاركة المحفز هناك:

1. التفاعلات غير التحفيزية التي تحدث بدون مشاركة عامل حفاز.

2. التفاعلات التحفيزية التي تحدث بمشاركة عامل حفاز. نظرًا لأن جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث في خلايا الكائنات الحية تتقدم بمشاركة محفزات بيولوجية خاصة ذات طبيعة بروتينية - إنزيمات ، فإنها تنتمي جميعها إلى عوامل تحفيزية أو إنزيمية بشكل أكثر دقة. وتجدر الإشارة إلى أن أكثر من 70٪ من الصناعات الكيماوية تستخدم المحفزات.

السادس. من اتجاه

حسب الاتجاه هناك:

1. ردود الفعل التي لا رجعة فيها تستمر في ظل ظروف معينة في اتجاه واحد فقط. وتشمل هذه جميع تفاعلات التبادل المصحوبة بتكوين راسب أو غاز أو مادة منخفضة الانفصال (الماء) وجميع تفاعلات الاحتراق.

2. ردود الفعل العكسية في ظل هذه الظروف تستمر في وقت واحد في اتجاهين متعاكسين. معظم ردود الفعل هذه.

في الكيمياء العضوية ، تنعكس علامة الانعكاس في الأسماء - متضادات العمليات:

الهدرجة - نزع الهيدروجين ،

الترطيب - الجفاف ،

البلمرة - إزالة البلمرة.

جميع تفاعلات الأسترة قابلة للعكس (تسمى العملية المعاكسة ، كما تعلم ، التحلل المائي) والتحلل المائي للبروتينات ، والإسترات ، والكربوهيدرات ، وعديد النيوكليوتيدات. تكمن قابلية هذه العمليات في عكس أهم خصائص الكائن الحي - التمثيل الغذائي.

سابعا. حسب آلية التدفق هناك:

1. تحدث تفاعلات جذرية بين الجذور والجزيئات المتكونة أثناء التفاعل.

كما تعلم بالفعل ، في جميع التفاعلات ، تنكسر الروابط الكيميائية القديمة وتتشكل روابط كيميائية جديدة. تحدد طريقة كسر الرابطة في جزيئات المادة الأولية آلية (مسار) التفاعل. إذا تم تشكيل المادة بواسطة رابطة تساهمية ، فيمكن أن تكون هناك طريقتان لكسر هذه الرابطة: الحالة الانحلالية والانحلالية. على سبيل المثال ، بالنسبة لجزيئات Cl 2 ، CH 4 ، وما إلى ذلك ، يتحقق تمزق انحلالي للروابط ، سيؤدي إلى تكوين جسيمات بإلكترونات غير متزاوجة ، أي الجذور الحرة.

غالبًا ما تتشكل الجذور عندما يتم كسر الروابط حيث يتم توزيع أزواج الإلكترونات المشتركة بالتساوي تقريبًا بين الذرات (الرابطة التساهمية غير القطبية) ، ولكن يمكن أيضًا كسر العديد من الروابط القطبية بطريقة مماثلة ، لا سيما عندما يحدث التفاعل في المرحلة الغازية وتحت تأثير الضوء ، على سبيل المثال ، في حالة العمليات التي تمت مناقشتها أعلاه - تفاعل C 12 و CH 4 -. الجذور شديدة التفاعل ، لأنها تميل إلى إكمال طبقة الإلكترون الخاصة بها عن طريق أخذ إلكترون من ذرة أو جزيء آخر. على سبيل المثال ، عندما يصطدم جذر الكلور بجزيء الهيدروجين ، فإنه يكسر زوج الإلكترون المشترك الذي يربط ذرات الهيدروجين ويشكل رابطة تساهمية مع إحدى ذرات الهيدروجين. تصبح ذرة الهيدروجين الثانية جذرية ، وتشكل زوجًا مشتركًا من الإلكترون مع الإلكترون غير المزدوج لذرة الكلور من جزيء Cl 2 المنهار ، مما ينتج عنه جذور الكلور التي تهاجم جزيء هيدروجين جديد ، إلخ.

ردود الفعل ، وهي سلسلة من التحولات المتتالية ، تسمى ردود الفعل المتسلسلة. من أجل تطوير نظرية التفاعلات المتسلسلة ، حصل اثنان من الكيميائيين البارزين على جائزة نوبل - مواطننا ن.
يحدث تفاعل الاستبدال بين الكلور والميثان بالمثل:

تتم معظم تفاعلات الاحتراق للمواد العضوية وغير العضوية ، وتخليق الماء ، والأمونيا ، وبلمرة الإيثيلين ، وكلوريد الفينيل ، وما إلى ذلك وفقًا للآلية الجذرية.

2. تحدث التفاعلات الأيونية بين الأيونات الموجودة بالفعل أو المتكونة أثناء التفاعل.

التفاعلات الأيونية النموذجية هي تفاعلات بين الإلكتروليتات في المحلول. تتشكل الأيونات ليس فقط أثناء تفكك الإلكتروليت في المحاليل ، ولكن أيضًا تحت تأثير التفريغ الكهربائي أو التسخين أو الإشعاع. تقوم أشعة جاما ، على سبيل المثال ، بتحويل جزيئات الماء والميثان إلى أيونات جزيئية.

وفقًا لآلية أيونية أخرى ، تحدث تفاعلات إضافة هاليدات الهيدروجين والهيدروجين والهالوجينات إلى الألكينات وأكسدة الكحوليات وتجفيفها واستبدال هيدروكسيل الكحول بالهالوجين ؛ التفاعلات التي تميز خصائص الألدهيدات والأحماض. تتشكل الأيونات في هذه الحالة عن طريق الانكسار غير المتجانسة للروابط القطبية التساهمية.

ثامنا. حسب نوع الطاقة

بدء التفاعل ، هناك:

1. التفاعلات الضوئية الكيميائية. يتم بدئها بالطاقة الضوئية. بالإضافة إلى العمليات الكيميائية الضوئية أعلاه لتخليق حمض الهيدروكلوريك أو تفاعل الميثان مع الكلور ، فإنها تشمل إنتاج الأوزون في طبقة التروبوسفير كملوث ثانوي للغلاف الجوي. في هذه الحالة ، يعمل أكسيد النيتريك (IV) باعتباره أول أكسيد النيتريك ، والذي يشكل جذور الأكسجين تحت تأثير الضوء. تتفاعل هذه الجذور مع جزيئات الأكسجين ، مما ينتج عنه طبقة الأوزون.

يستمر تكوين الأوزون طالما كان هناك ما يكفي من الضوء ، حيث يمكن أن يتفاعل أكسيد النيتروجين مع جزيئات الأكسجين لتكوين نفس أكسيد النيتروجين. يمكن أن يؤدي تراكم الأوزون وملوثات الهواء الثانوية الأخرى إلى الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي.

يتضمن هذا النوع من التفاعل أيضًا أهم عملية تحدث في الخلايا النباتية - التمثيل الضوئي ، والذي يتحدث اسمه عن نفسه.

2. ردود الفعل الإشعاعية. تبدأ بإشعاع عالي الطاقة - أشعة سينية ، إشعاع نووي (أشعة ، جسيمات - He 2+ ، إلخ). بمساعدة التفاعلات الإشعاعية ، يتم إجراء بلمرة إشعاعية سريعة جدًا ، وتحلل إشعاعي (تحلل إشعاعي) ، وما إلى ذلك.

على سبيل المثال ، بدلاً من إنتاج الفينول على مرحلتين من البنزين ، يمكن الحصول عليه من خلال تفاعل البنزين مع الماء تحت تأثير الإشعاع. في هذه الحالة ، تتشكل الجذور [OH] و [H] من جزيئات الماء ، والتي يتفاعل معها البنزين لتكوين الفينول:

ج 6 H 6 + 2 [OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O

يمكن إجراء تقسية المطاط بالكبريت باستخدام الفلكنة الإشعاعية ، ولن يكون المطاط الناتج أسوأ من المطاط التقليدي.

3. التفاعلات الكهروكيميائية. يتم تشغيلها بواسطة تيار كهربائي. بالإضافة إلى تفاعلات التحليل الكهربائي المعروفة جيدًا بالنسبة لك ، فإننا نشير أيضًا إلى تفاعلات التركيب الكهربائي ، على سبيل المثال ، تفاعلات الإنتاج الصناعي للمواد المؤكسدة غير العضوية

4. التفاعلات الكيميائية الحرارية. يتم بدئها بالطاقة الحرارية. وتشمل هذه جميع التفاعلات الماصة للحرارة والعديد من التفاعلات الطاردة للحرارة التي تتطلب إمدادًا أوليًا بالحرارة ، أي بدء العملية.

ينعكس التصنيف أعلاه للتفاعلات الكيميائية في الرسم التخطيطي.

تصنيف التفاعلات الكيميائية ، مثل جميع التصنيفات الأخرى ، هو تصنيف مشروط. اتفق العلماء على تقسيم ردود الفعل إلى أنواع معينة وفقًا للعلامات التي حددوها. لكن يمكن أن تُعزى معظم التحولات الكيميائية إلى أنواع مختلفة. على سبيل المثال ، لنصف عملية تصنيع الأمونيا.

هذا هو تفاعل مركب ، الأكسدة والاختزال ، طارد للحرارة ، قابل للانعكاس ، محفز ، غير متجانس (بتعبير أدق ، محفز غير متجانس) ، مع استمرار انخفاض الضغط في النظام. لإدارة العملية بنجاح ، يجب مراعاة جميع المعلومات المذكورة أعلاه. يكون التفاعل الكيميائي المحدد دائمًا متعدد النوعية ، ويتميز بخصائص مختلفة.

في الكيمياء غير العضوية ، تُصنف التفاعلات الكيميائية وفقًا لمعايير مختلفة.

1. عن طريق تغيير حالة الأكسدةإلى الأكسدة والاختزال ، والتي تترافق مع تغيير في حالة أكسدة العناصر والقاعدة الحمضية ، والتي تستمر دون تغيير حالات الأكسدة.

2. حسب طبيعة العملية.

تفاعلات التحللهي تفاعلات كيميائية تتكون فيها جزيئات بسيطة من جزيئات أكثر تعقيدًا.

تفاعلات الاتصالتسمى التفاعلات الكيميائية ، حيث يتم الحصول على مركبات معقدة من عدة مركبات أبسط.

تفاعلات الاستبدالهي تفاعلات كيميائية يتم فيها استبدال ذرة أو مجموعة ذرات في جزيء بذرة أخرى أو مجموعة ذرات.

تبادل ردود الفعلتسمى التفاعلات الكيميائية التي تحدث دون تغيير حالة أكسدة العناصر وتؤدي إلى تبادل الأجزاء المكونة للكواشف.

3. إذا كان ذلك ممكنًا ، فانتقل في الاتجاه المعاكس إلى الاتجاه القابل للعكس والذي لا رجوع فيه.

بعض التفاعلات ، مثل احتراق الإيثانول ، لا رجوع فيها عمليًا ، أي من المستحيل تهيئة الظروف لها لكي تتدفق في الاتجاه المعاكس.

ومع ذلك ، هناك العديد من ردود الفعل التي يمكن أن تستمر في الاتجاهين الأمامي والخلفي وفقًا لظروف العملية. يتم استدعاء ردود الفعل التي يمكن أن تستمر في كلا الاتجاهين الأمامي والخلفي تفريغ.

4. حسب نوع تمزق السندات - متجانسة(فجوة متساوية ، كل ذرة تحصل على إلكترون واحد) و غير متجانس(فجوة غير متكافئة - يحصل المرء على زوج من الإلكترونات).

5. وفقا للتأثير الحراري ، طاردة للحرارة(توليد حراري) و ماص للحرارة(امتصاص الحرارة).

ستكون التفاعلات المركبة بشكل عام تفاعلات طاردة للحرارة ، بينما تكون تفاعلات التحلل ماصة للحرارة. استثناء نادر هو التفاعل الماص للحرارة للنيتروجين مع الأكسجين N 2 + O 2 = 2NO - Q.

6. حسب حالة تجميع المراحل.

متجانس(يحدث التفاعل في مرحلة واحدة ، بدون واجهات ؛ تفاعلات في الغازات أو في المحاليل).

غير متجانسة(تحدث ردود الفعل عند حدود المرحلة).

7. باستخدام محفز.

المحفز هو مادة تسرع التفاعل الكيميائي لكنها تظل دون تغيير كيميائيًا.

المحفزعمليا لا تذهب دون استخدام محفز و غير محفز.

تصنيف التفاعلات العضوية

نوع رد الفعل	أصولي	محبة النواة (ن)	محبة للكهرباء (ه)
الاستبدال (S)	أصولي الاستبدال (S R)	استبدال النواة (S N)	الاستبدال الكهربائي (S E)
اتصال (أ)	أصولي اتصال (A R)	إضافة محبة للنووية (A N)	الإضافة الكهربية (أ هـ)
انشقاق (ه) (القضاء)	أصولي انشقاق (E R)	انشقاق نوكليوفيليك (E N)	القضاء على الالكتروفيل (E E)

يشير مصطلح Electrophilic إلى تفاعلات الحالة غير المتجانسة للمركبات العضوية مع المواد الكهربية - وهي جزيئات تحمل شحنة موجبة كاملة أو جزئية. تنقسم إلى تفاعلات الاستبدال الإلكتروفيلي وتفاعلات الإضافة المحبة للكهرباء. فمثلا،

H 2 C \ u003d CH 2 + Br 2  BrCH 2 - CH 2 Br

تشير Nucleophilic إلى التفاعلات غير المتجانسة للمركبات العضوية مع nucleophiles - وهي جزيئات تحمل عددًا صحيحًا أو شحنة سالبة جزئية. تنقسم إلى تفاعلات الاستبدال nucleophilic وتفاعلات الإضافة nucleophilic. فمثلا،

CH 3 Br + NaOH CH 3 OH + NaBr

التفاعلات الجذرية (المتسلسلة) تسمى التفاعلات الكيميائية التي تتضمن الجذور ، على سبيل المثال