Химичните свойства на веществата се разкриват в различни химични реакции.

Наричат ​​се трансформации на вещества, придружени от промяна в техния състав и (или) структура химична реакция. Често се среща следното определение: химическа реакцияПроцесът на превръщане на изходните вещества (реагенти) в крайни вещества (продукти) се нарича.

Химичните реакции се записват с помощта на химични уравнения и схеми, съдържащи формулите на изходните материали и продуктите на реакцията. В химичните уравнения, за разлика от схемите, броят на атомите на всеки елемент е еднакъв от лявата и дясната страна, което отразява закона за запазване на масата.

От лявата страна на уравнението са написани формулите на изходните вещества (реагенти), от дясната страна - веществата, получени в резултат на химическа реакция (продукти на реакцията, крайни вещества). Знакът за равенство, свързващ лявата и дясната страна, показва, че общият брой атоми на веществата, участващи в реакцията, остава постоянен. Това се постига чрез поставяне на цели стехиометрични коефициенти пред формулите, показващи количествените съотношения между реагентите и реакционните продукти.

Химичните уравнения могат да съдържат допълнителна информация за характеристиките на реакцията. Ако химическата реакция протича под въздействието на външни въздействия (температура, налягане, радиация и т.н.), това се обозначава със съответния символ, обикновено над (или "под") знака за равенство.

Огромен брой химични реакции могат да бъдат групирани в няколко типа реакции, които се характеризират с добре дефинирани характеристики.

Като класификационни характеристикиможе да се избере следното:

1. Броят и съставът на изходните материали и реакционните продукти.

2. Агрегатно състояние на реагентите и реакционните продукти.

3. Броят на фазите, в които се намират участниците в реакцията.

4. Естеството на пренесените частици.

5. Възможността реакцията да протича в права и обратна посока.

6. Знакът на топлинния ефект разделя всички реакции на: екзотермиченреакции, протичащи с екзо-ефект - освобождаване на енергия под формата на топлина (Q> 0, ∆H<0):

C + O 2 \u003d CO 2 + Q

и ендотермиченреакции, протичащи с ендо ефекта - поглъщането на енергия под формата на топлина (Q<0, ∆H >0):

N 2 + O 2 \u003d 2NO - Q.

Такива реакции са термохимичен.

Нека разгледаме по-подробно всеки от видовете реакции.

Класификация според броя и състава на реактивите и крайните вещества

1. Реакции на свързване

При реакциите на съединение от няколко реагиращи вещества със сравнително прост състав се получава едно вещество с по-сложен състав:

По правило тези реакции са придружени от отделяне на топлина, т.е. водят до образуването на по-стабилни и по-малко богати на енергия съединения.

Реакциите на комбинацията от прости вещества винаги имат редокс характер. Реакциите на свързване, възникващи между сложни вещества, могат да възникнат както без промяна на валентността:

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

и да се класифицира като редокс:

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3.

2. Реакции на разлагане

Реакциите на разлагане водят до образуването на няколко съединения от едно сложно вещество:

A = B + C + D.

Продуктите на разпадане на сложно вещество могат да бъдат както прости, така и сложни вещества.

От реакциите на разлагане, които протичат без промяна на валентните състояния, трябва да се отбележи разлагането на кристални хидрати, основи, киселини и соли на кислородсъдържащи киселини:

	да се
4HNO 3	=	2H 2 O + 4NO 2 O + O 2 O.

2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2,
(NH 4) 2Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.

Особено характерни са окислително-възстановителните реакции на разлагане на соли на азотна киселина.

Реакциите на разлагане в органичната химия се наричат ​​крекинг:

C 18 H 38 \u003d C 9 H 18 + C 9 H 20,

или дехидрогениране

C 4 H 10 \u003d C 4 H 6 + 2H 2.

3. Реакции на заместване

При реакциите на заместване обикновено едно просто вещество взаимодейства със сложно, образувайки друго просто вещество и още едно сложно:

A + BC = AB + C.

Тези реакции в по-голямата си част принадлежат към редокс реакциите:

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

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2,

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

2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2.

Примерите за реакции на заместване, които не са придружени от промяна на валентните състояния на атомите, са изключително малко. Трябва да се отбележи реакцията на силициев диоксид със соли на кислородсъдържащи киселини, които съответстват на газообразни или летливи анхидриди:

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

Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 \u003d ZCaSiO 3 + P 2 O 5,

Понякога тези реакции се считат за реакции на обмен:

CH4 + Cl2 = CH3Cl + Hcl.

4. Обменни реакции

Обменни реакцииРеакциите между две съединения, които обменят своите съставки, се наричат:

AB + CD = AD + CB.

Ако окислително-редукционните процеси протичат по време на реакции на заместване, тогава обменните реакции винаги протичат без промяна на валентното състояние на атомите. Това е най-често срещаната група реакции между сложни вещества - оксиди, основи, киселини и соли:

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

AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3,

CrCl3 + ZNaOH = Cr(OH)3 + ZNaCl.

Специален случай на тези обменни реакции е реакции на неутрализация:

Hcl + KOH \u003d KCl + H 2 O.

Обикновено тези реакции се подчиняват на законите на химичното равновесие и протичат в посоката, в която поне едно от веществата се отстранява от реакционната сфера под формата на газообразно, летливо вещество, утайка или съединение с ниска степен на дисоциация (за разтвори):

NaHCO 3 + Hcl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2,

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

CH 3 COONa + H 3 RO 4 \u003d CH 3 COOH + NaH 2 RO 4.

5. Трансферни реакции.

При реакциите на прехвърляне атом или група атоми преминават от една структурна единица в друга:

AB + BC \u003d A + B 2 C,

A 2 B + 2CB 2 = DIA 2 + DIA 3.

Например:

2AgCl + SnCl 2 \u003d 2Ag + SnCl 4,

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

Класификация на реакциите по фазови характеристики

В зависимост от агрегатното състояние на реагиращите вещества се разграничават следните реакции:

1. Газови реакции

H 2 + Cl 2		2HCl.

2. Реакции в разтвори

NaOH (p-p) + Hcl (p-p) \u003d NaCl (p-p) + H 2 O (l)

3. Реакции между твърди тела

	да се
CaO (tv) + SiO 2 (tv)	=	CaSiO 3 (телевизор)

Класификация на реакциите според броя на фазите.

Фазата се разбира като набор от хомогенни части на система с еднакви физични и химични свойства и разделени една от друга чрез интерфейс.

От тази гледна точка цялото разнообразие от реакции може да се раздели на два класа:

1. Хомогенни (еднофазни) реакции.Те включват реакции, протичащи в газовата фаза, както и редица реакции, протичащи в разтвори.

2. Хетерогенни (многофазни) реакции.Те включват реакции, при които реагентите и продуктите на реакцията са в различни фази. Например:

фазови реакции газ-течност

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

реакции газ-твърда фаза

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

реакции течност-твърда фаза

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

реакции течност-газ-твърда фаза

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

Класификация на реакциите според вида на пренасяните частици

1. Протолитични реакции.

Да се протолитични реакциивключват химични процеси, чиято същност е прехвърлянето на протон от един реагент към друг.

Тази класификация се основава на протолитичната теория за киселините и основите, според която киселина е всяко вещество, което отдава протон, а база е вещество, което може да приеме протон, например:

Протолитичните реакции включват реакции на неутрализация и хидролиза.

2. Редокс реакции.

Те включват реакции, при които реагентите обменят електрони, като същевременно променят степента на окисление на атомите на елементите, които изграждат реагентите. Например:

Zn + 2H + → Zn 2 + + H 2 ,

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

По-голямата част от химичните реакции са редокс, те играят изключително важна роля.

3. Лигандобменни реакции.

Те включват реакции, по време на които електронна двойка се прехвърля с образуването на ковалентна връзка чрез донорно-акцепторния механизъм. Например:

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

Fe + 5CO =,

Al(OH) 3 + NaOH =.

Характерна особеност на реакциите на обмен на лиганди е, че образуването на нови съединения, наречени комплексни, протича без промяна в степента на окисление.

4. Реакции на атомно-молекулен обмен.

Този тип реакции включват много от реакциите на заместване, изучавани в органичната химия, които протичат по радикален, електрофилен или нуклеофилен механизъм.

Обратими и необратими химични реакции

Обратими са такива химични процеси, чиито продукти могат да реагират помежду си при същите условия, при които се получават, с образуването на изходни вещества.

За обратими реакции уравнението обикновено се записва, както следва:

Две противоположно насочени стрелки показват, че при едни и същи условия както правата, така и обратната реакция протичат едновременно, например:

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

Необратими са такива химични процеси, чиито продукти не могат да реагират помежду си с образуването на изходни вещества. Примери за необратими реакции са разлагането на бертолетовата сол при нагряване:

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2,

или окисление на глюкоза с атмосферен кислород:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O.

Химичните реакции трябва да се разграничават от ядрените. В резултат на химичните реакции общият брой на атомите на всеки химичен елемент и неговият изотопен състав не се променят. Друг въпрос са ядрените реакции - процесите на трансформация на атомните ядра в резултат на тяхното взаимодействие с други ядра или елементарни частици, например трансформацията на алуминий в магнезий:

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

Класификацията на химичните реакции е многостранна, т.е. може да се основава на различни признаци. Но под всеки от тези знаци могат да се припишат реакции както между неорганични, така и между органични вещества.

Обмислете класификацията на химичните реакции според различни критерии.

I. Според броя и състава на реагентите

Реакции, които протичат без промяна на състава на веществата.

В неорганичната химия такива реакции включват процесите на получаване на алотропни модификации на един химичен елемент, например:

C (графит) ↔ C (диамант)
S (ромбичен) ↔ S (моноклинен)
R (бяло) ↔ R (червено)
Sn (бял калай) ↔ Sn (сив калай)
3O 2 (кислород) ↔ 2O 3 (озон)

В органичната химия този тип реакции могат да включват реакции на изомеризация, които протичат без промяна не само на качествения, но и на количествения състав на молекулите на веществата, например:

1. Изомеризация на алкани.

Реакцията на изомеризация на алкани е от голямо практическо значение, тъй като въглеводородите на изоструктурата имат по-ниска способност за детонация.

2. Изомеризация на алкени.

3. Изомеризация на алкини (реакция на А. Е. Фаворски).

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

етилацетилен диметилацетилен

4. Изомеризация на халоалкани (A. E. Favorsky, 1907).

5. Изомеризация на амониев цианит при нагряване.

За първи път карбамидът е синтезиран от Ф. Велер през 1828 г. чрез изомеризация на амониев цианат при нагряване.

Реакции, които протичат с промяна в състава на веществото

Има четири вида такива реакции: съединения, разлагане, заместване и обмен.

1. Реакциите на свързване са такива реакции, при които едно сложно вещество се образува от две или повече вещества

В неорганичната химия цялото разнообразие от реакции на съединения може да се разгледа, например, като се използва примерът за реакции за получаване на сярна киселина от сяра:

1. Получаване на серен оксид (IV):

S + O 2 \u003d SO - едно сложно вещество се образува от две прости вещества.

2. Получаване на серен оксид (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - едно сложно вещество се образува от просто и сложно вещество.

3. Получаване на сярна киселина:

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 - един комплекс се образува от две сложни вещества.

Пример за реакция на съединение, при което едно сложно вещество се образува от повече от два изходни материала, е крайният етап в производството на азотна киселина:

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

В органичната химия реакциите на съединенията обикновено се наричат ​​"реакции на добавяне". Цялото разнообразие от такива реакции може да се разгледа на примера на блок от реакции, характеризиращи свойствата на ненаситени вещества, например етилен:

1. Реакция на хидрогениране - добавяне на водород:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3

етен → етан

2. Реакция на хидратация - добавяне на вода.

3. Реакция на полимеризация.

2. Реакциите на разлагане са такива реакции, при които от едно сложно вещество се образуват няколко нови вещества.

В неорганичната химия цялото разнообразие от такива реакции може да се разглежда в блока от реакции за получаване на кислород чрез лабораторни методи:

1. Разлагане на живачен (II) оксид - от едно сложно вещество се образуват два прости.

2. Разлагане на калиев нитрат - от едно сложно вещество се образуват едно просто и едно сложно.

3. Разлагане на калиев перманганат - от едно сложно вещество се образуват две сложни и едно просто, тоест три нови вещества.

В органичната химия реакциите на разлагане могат да се разглеждат в блока от реакции за производството на етилен в лабораторията и в промишлеността:

1. Реакцията на дехидратация (разделяне на вода) на етанол:

C 2 H 5 OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O

2. Реакция на дехидрогениране (разделяне на водород) на етан:

CH 3 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + H 2

или CH 3 -CH 3 → 2C + ZH 2

3. Реакция на крекинг (разцепване) на пропан:

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

3. Реакциите на заместване са такива реакции, в резултат на които атомите на просто вещество заместват атомите на елемент в сложно вещество.

В неорганичната химия пример за такива процеси е блок от реакции, които характеризират свойствата например на метали:

1. Взаимодействие на алкални или алкалоземни метали с вода:

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

2. Взаимодействие на метали с киселини в разтвор:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

3. Взаимодействие на метали със соли в разтвор:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

4. Металотермия:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr

Предмет на изучаване на органичната химия не са прости вещества, а само съединения. Следователно, като пример за реакция на заместване, ние даваме най-характерното свойство на наситените съединения, по-специално на метана, способността на неговите водородни атоми да бъдат заменени с халогенни атоми. Друг пример е бромирането на ароматно съединение (бензен, толуен, анилин).

C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

бензен → бромобензен

Нека обърнем внимание на особеностите на реакцията на заместване в органичните вещества: в резултат на такива реакции не се образува просто и сложно вещество, както в неорганичната химия, а две сложни вещества.

В органичната химия реакциите на заместване също включват някои реакции между две сложни вещества, например нитриране на бензен. Формално това е обменна реакция. Фактът, че това е реакция на заместване, става ясен само при разглеждане на нейния механизъм.

4. Обменни реакции са такива реакции, при които две сложни вещества обменят своите съставни части

Тези реакции характеризират свойствата на електролитите и протичат в разтвори съгласно правилото на Berthollet, т.е. само ако в резултат на това се образува утайка, газ или ниско дисоцииращо вещество (например H 2 O).

В неорганичната химия това може да бъде блок от реакции, характеризиращи например свойствата на основите:

1. Реакция на неутрализация, която протича с образуването на сол и вода.

2. Реакцията между алкали и сол, която протича с образуването на газ.

3. Реакцията между алкали и сол, която протича с образуването на утайка:

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

или в йонна форма:

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

В органичната химия може да се разгледа блок от реакции, характеризиращи например свойствата на оцетната киселина:

1. Реакцията, протичаща с образуването на слаб електролит - H 2 O:

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

2. Реакцията, която протича с образуването на газ:

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

3. Реакцията, протичаща с образуването на утайка:

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

II. Чрез промяна на степента на окисление на химичните елементи, които образуват вещества

На тази основа се разграничават следните реакции:

1. Реакции, които протичат с промяна в степента на окисление на елементите или окислително-редукционни реакции.

Те включват много реакции, включително всички реакции на заместване, както и тези реакции на комбиниране и разлагане, в които участва поне едно просто вещество, например:

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

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

Сложните окислително-редукционни реакции се събират с помощта на метода на електронния баланс.

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

В органичната химия свойствата на алдехидите могат да служат като ярък пример за редокс реакции.

1. Те ​​се редуцират до съответните алкохоли:

Алдецидите се окисляват до съответните киселини:

2. Реакции, които протичат без промяна на степента на окисление на химичните елементи.

Те включват, например, всички йонообменни реакции, както и много реакции на съединения, много реакции на разлагане, реакции на естерификация:

HCOOH + CHgOH = HSOCH3 + H2O

III. Чрез термичен ефект

Според топлинния ефект реакциите се делят на екзотермични и ендотермични.

1. Екзотермичните реакции протичат с отделяне на енергия.

Те включват почти всички реакции на съединенията. Рядко изключение са ендотермичните реакции на синтеза на азотен оксид (II) от азот и кислород и реакцията на газообразен водород с твърд йод.

Екзотермичните реакции, които протичат с отделяне на светлина, се наричат ​​реакции на горене. Хидрогенирането на етилен е пример за екзотермична реакция. Работи при стайна температура.

2. Ендотермичните реакции протичат с поглъщане на енергия.

Очевидно почти всички реакции на разлагане ще се приложат към тях, например:

1. Калциниране на варовик

2. Крекинг на бутан

Количеството енергия, освободено или погълнато в резултат на реакцията, се нарича топлинен ефект на реакцията, а уравнението на химическа реакция, показващо този ефект, се нарича термохимично уравнение:

H 2 (g) + C 12 (g) \u003d 2HC 1 (g) + 92,3 kJ

N 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2NO (g) - 90,4 kJ

IV. Според състоянието на агрегация на реагиращите вещества (фазов състав)

Според агрегатното състояние на реагиращите вещества биват:

1. Хетерогенни реакции - реакции, при които реагентите и реакционните продукти са в различни агрегатни състояния (в различни фази).

2. Хомогенни реакции – реакции, при които реагентите и реакционните продукти са в едно и също агрегатно състояние (в една фаза).

V. Според участието на катализатора

Според участието на катализатора има:

1. Некаталитични реакции, протичащи без участието на катализатор.

2. Каталитични реакции, протичащи с участието на катализатор. Тъй като всички биохимични реакции, протичащи в клетките на живите организми, протичат с участието на специални биологични катализатори от протеинова природа - ензими, всички те принадлежат към каталитичните или по-точно ензимните. Трябва да се отбележи, че повече от 70% от химическата промишленост използват катализатори.

VI. Към

По посока има:

1. Необратимите реакции протичат при дадени условия само в една посока. Те включват всички обменни реакции, придружени от образуване на утайка, газ или слабо дисоцииращо вещество (вода) и всички реакции на горене.

2. Обратимите реакции при тези условия протичат едновременно в две противоположни посоки. Повечето от тези реакции са.

В органичната химия знакът за обратимост се отразява в имената - антоними на процеси:

Хидрогениране - дехидрогениране,

Хидратация - дехидратация,

Полимеризация - деполимеризация.

Всички реакции на естерификация са обратими (обратният процес, както знаете, се нарича хидролиза) и хидролиза на протеини, естери, въглехидрати, полинуклеотиди. Обратимостта на тези процеси е в основата на най-важното свойство на живия организъм - обмяната на веществата.

VII. Според механизма на протичане има:

1. Радикални реакции протичат между радикалите и молекулите, образувани по време на реакцията.

Както вече знаете, при всички реакции старите химични връзки се разкъсват и се образуват нови химични връзки. Методът на разкъсване на връзката в молекулите на изходното вещество определя механизма (пътя) на реакцията. Ако веществото е образувано от ковалентна връзка, тогава може да има два начина за прекъсване на тази връзка: хемолитична и хетеролитична. Например, за молекулите на Cl 2, CH 4 и т.н. се осъществява хемолитично разкъсване на връзки, което ще доведе до образуването на частици с несдвоени електрони, т.е. свободни радикали.

Радикалите най-често се образуват, когато се разрушат връзки, в които споделените електронни двойки са разпределени приблизително поравно между атомите (неполярна ковалентна връзка), но много полярни връзки също могат да бъдат разкъсани по подобен начин, особено когато реакцията протича в газова фаза и под действието на светлина., както например в случая на процесите, обсъдени по-горе - взаимодействието на C 12 и CH 4 - . Радикалите са силно реактивни, тъй като са склонни да завършат своя електронен слой, като вземат електрон от друг атом или молекула. Например, когато хлорен радикал се сблъска с водородна молекула, той разкъсва общата електронна двойка, която свързва водородните атоми и образува ковалентна връзка с един от водородните атоми. Вторият водороден атом, превръщайки се в радикал, образува обща електронна двойка с несдвоения електрон на хлорния атом от колабиращата молекула Cl 2, което води до хлорен радикал, който атакува нова водородна молекула и т.н.

Реакциите, които представляват верига от последователни трансформации, се наричат ​​верижни реакции. За развитието на теорията на верижните реакции двама изключителни химици - нашият сънародник Н. Н. Семенов и англичанинът С. А. Хиншелуд бяха удостоени с Нобелова награда.
Реакцията на заместване между хлор и метан протича по подобен начин:

Повечето от реакциите на горене на органични и неорганични вещества, синтезът на вода, амоняк, полимеризацията на етилен, винилхлорид и др. протичат по радикалния механизъм.

2. Йонните реакции протичат между вече присъстващи или образувани по време на реакцията йони.

Типичните йонни реакции са взаимодействия между електролити в разтвор. Йоните се образуват не само по време на дисоциацията на електролитите в разтвори, но и под действието на електрически разряди, нагряване или радиация. γ-лъчите, например, превръщат молекулите вода и метан в молекулни йони.

Съгласно друг йонен механизъм протичат реакции на добавяне на халогеноводороди, водород, халогени към алкени, окисление и дехидратация на алкохоли, заместване на алкохолен хидроксил с халоген; реакции, характеризиращи свойствата на алдехиди и киселини. Йоните в този случай се образуват чрез хетеролитично разкъсване на ковалентни полярни връзки.

VIII. Според вида на енергията

иницииране на реакцията, има:

1. Фотохимични реакции. Те се инициират от светлинна енергия. В допълнение към горните фотохимични процеси на синтез на HCl или реакцията на метан с хлор, те включват производството на озон в тропосферата като вторичен атмосферен замърсител. В този случай азотният оксид (IV) действа като първичен, който образува кислородни радикали под действието на светлината. Тези радикали взаимодействат с кислородните молекули, което води до озон.

Образуването на озон продължава, докато има достатъчно светлина, тъй като NO може да взаимодейства с кислородните молекули, за да образува същия NO 2 . Натрупването на озон и други вторични замърсители на въздуха може да доведе до фотохимичен смог.

Този тип реакция включва и най-важния процес, който се случва в растителните клетки - фотосинтезата, чието име говори само за себе си.

2. Радиационни реакции. Те се инициират от високоенергийно лъчение - рентгенови лъчи, ядрено лъчение (γ-лъчи, a-частици - He 2+ и др.). С помощта на радиационни реакции се извършва много бърза радиополимеризация, радиолиза (радиационно разлагане) и др.

Например, вместо двуетапно производство на фенол от бензен, той може да се получи чрез взаимодействие на бензен с вода под действието на радиация. В този случай радикалите [OH] и [H] се образуват от водни молекули, с които бензенът реагира, за да образува фенол:

C 6 H 6 + 2 [OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O

Вулканизацията на каучук може да се извърши без сяра с помощта на радиовулканизация и полученият каучук няма да бъде по-лош от традиционния каучук.

3. Електрохимични реакции. Те се инициират от електрически ток. В допълнение към добре познатите ви реакции на електролиза, ние посочваме и реакциите на електросинтезата, например реакциите на промишленото производство на неорганични окислители

4. Термохимични реакции. Те се инициират от топлинна енергия. Те включват всички ендотермични реакции и много екзотермични реакции, които изискват първоначално подаване на топлина, т.е. започване на процеса.

Горната класификация на химичните реакции е отразена в диаграмата.

Класификацията на химичните реакции, както всички други класификации, е условна. Учените се съгласиха да разделят реакциите на определени типове според идентифицираните от тях признаци. Но повечето химични трансформации могат да бъдат приписани на различни типове. Например, нека характеризираме процеса на синтез на амоняк.

Това е сложна реакция, редокс, екзотермична, обратима, каталитична, хетерогенна (по-точно хетерогенна каталитична), протичаща с намаляване на налягането в системата. За успешното управление на процеса трябва да се вземе предвид цялата горепосочена информация. Конкретната химична реакция винаги е многокачествена, характеризира се с различни характеристики.

Министерство на образованието на Ивановска област

Регионална държавна бюджетна професионална образователна институция

Южен технологичен колеж

МЕТОДИЧЕСКА РАЗРАБОТКА

ОТКРИТ УРОК ПО ХИМИЯ

По темата:

« Класификация на химичните реакции»

Лектор: Вдовин Ю.А.

Добре:аз

Група: 39-40

Южа - 2017г

Тема на урока:	Класификация на химичните реакции
Цели на урока:	Разширете и задълбочете знанията за химичните реакции, сравнете ги с други видове явления. Научете се да подчертавате основните характеристики, които могат да се използват като основа за класификацията на химичните реакции. Обмислете класификацията на химичните реакции според различни критерии.
Цели на урока:	1. Образователни - систематизират, обобщават и задълбочават знанията на учениците за химичните реакции и тяхната класификация, развиват умения за самостоятелна работа, способността да пишат уравнения на реакциите и да задават коефициенти, да посочват видове реакции, да правят изводи и обобщения. 2. Развитие - да се развие култура на речта, използвайки химически термини и формули, развитието на когнитивните способности, мисленето, вниманието. 3. Възпитателни - възпитание на самостоятелност, постоянство, внимателност, толерантност.
Тип урок:	Комбиниран
Оборудване и реактиви:	Реактиви: Амониев нитрат, натриев хидроксид, амониев хидроксид, меден (II) сулфат, натриев карбонат, солна киселина, калиев хексацианоферат (III), железен (III) хлорид, калиев перманганат, сярна киселина, етанол. Оборудване: Епруветки, бутилки с разтвори, пипети, стойки, петриево блюдо, порцеланово блюдо за изпаряване, стъклена пръчица, вата, метална тава.
Методи на обучение	Устно (разговор, обяснение) Проблемно-базирани методи на обучение, лабораторен опит.
Форми на работа:	индивидуален, челен.

План на урока:

По време на часовете:

1. Организационен момент (1 мин.)

Поздрав;

Б) Мерки за безопасност;

2. Мотивация (2 мин.)

Встъпителна реч:

Огромен брой реакции протичат в света около нас. Тук просто седим, стоим, отиваме нанякъде и във всяка клетка на тялото ни всяка секунда има десетки и стотици хиляди трансформации на едно вещество в друго.

Почти толкова добър, колкото жив организъм и нежива материя. Някъде сега, точно в този момент, се извършва химичен цикъл: едни молекули изчезват, други възникват и тези процеси никога не спират.

Ако всички те внезапно спрат, светът ще замълчи. Как да имаме предвид многообразието от химични процеси, как практически да се ориентираме в тях? Как биолозите успяват да се ориентират в разнообразието от живи организми? (създаване на проблемна ситуация).

Предложен отговор: Във всяка наука се използва класификационна техника, която позволява да се раздели цялото множество от обекти на групи според общи характеристики.

Нека формулираме темата на урока: Класификация на химичните реакции.

Всеки урок трябва да има цели.

Нека да формулираме целите на днешния урок?

Какво трябва да вземем предвид?

Какво си струва да научите?

Разгледайте възможните класификации на химичните реакции.

Научете се да подчертавате признаците, по които се извършва класификацията на реакциите.

Каква е ползата от класифицирането на химичните реакции?

Предложен отговор:Помага за обобщаване, структуриране на знания за химичните процеси, подчертаване на нещо общо и прогнозиране, въз основа на съществуващите знания, нещо друго неизвестно, но подобно на известното.

И къде знанията за класификацията на химичните реакции могат да бъдат приложени във вашата практика?

Предложен отговор:някои класове химични реакции могат да ни бъдат полезни в практически дейности. Например, такова важно за вас явление като галванопластиката се основава на редокс процеси. Мисля, че понятието "Галванични клетки" ви е до болка познато!

В допълнение, познаването на класа химична реакция на даден процес може да помогне при управлението на този процес.

3. Актуализиране на знанията (6 мин.)

А) Задача с карти за разликата между физични процеси и химични реакции (2 мин.).

Задачата се изпълнява от ученик на магнитна дъска и паралелно с групова презентация.

Вижте тези познати на всички вас явления. Разделете ги на групи. Наименувайте групите и дефинирайте всяка група.

Б) Повтаряне на мерките за безопасност

Провеждане на лабораторни експерименти (3 минути)

И как можем да разберем, че протича химическа реакция?

Предложен отговор №1: Критерии.

Предложен отговор №2: Валежи, отделяне на газ и др.

И сега ви предлагам да се потопите в атмосферата на емпиризма и да бъдете експериментатори. Пред вас има епруветки и бутилки с реактиви. В работното поле в задача № 2 са посочени методите на опит. Направете тези експерименти. Запишете резултатите от вашите експерименти в таблицата „Признаци на химични реакции“.

	Знак за теч	Реакционна схема
	Появата на миризма
	Валежи
	Разтваряне на утайката
	Отделяне на газ
	Промяна на цвета
	излъчване на светлина
	Избор или поглъщане на топлина

4 . Учене на нов материал (15 мин.)

Видяхме, че химичните реакции често са придружени от ефекти. Някои подобни ефекти се вземат като основа за различни видове класификация ...

Да, химичните реакции се класифицират в различни типове, така че една и съща химична реакция може да се разглежда и класифицира по различни начини.

А) Класификация според броя и състава на реагентите и техните продукти:

Връзки

разширения

Замени

Един слайд показва примери за химични реакции.

Момчетата сравняват уравненията на реакциите и формулират дефиниции на класове въз основа на този сравнителен анализ. Същото се случва и с други видове.

Б) Чрез термичен ефект

екзотермичен

Ендотермичен

Б) Чрез промяна на степента на окисление

редокс

Няма промяна в степента на окисление

Г) По фазов състав

хомогенен

Разнородни

Г) Относно използването на катализатор

каталитичен

Некаталитичен

E) Посока:

обратими

не е обратимо

5. Прилагане и консолидиране на знанията (15 мин.)

И сега е време да приложим нашите знания.

Момчетата изпълняват задачи 3-5 от работното поле.

3. Срещу всеки термин, свързан с класа химични реакции, поставете желаната дефиниция.

Реакции на свързване	Реакции, при които две или повече вещества образуват едно съединение
Реакции на разлагане	Реакции, при които от сложно вещество се образуват няколко нови вещества.
Реакции на заместване	Реакции, при които атоми на просто вещество заместват атомите на един от елементите в сложно вещество.
Обменни реакции	Реакции, при които две съединения обменят своите съставки.
екзотермични реакции	Реакции, протичащи с отделяне на топлина.
Ендотермични реакции	Реакции, протичащи с поглъщане на топлина.
каталитични реакции	Реакции, протичащи с участието на катализатор.
Некаталитични реакции	Реакции, протичащи без катализатор.
редокс	Реакции, протичащи с промяна в степента на окисление на елементите, които образуват веществата, участващи в реакцията.
Обратими реакции	Химични реакции, протичащи едновременно в две противоположни посоки – права и обратна.
необратими реакции	Химични реакции, в резултат на които първоначалните вещества почти напълно се превръщат в крайни продукти.
Хомогенни реакции	Реакции, протичащи в хомогенна среда, като например смес от газове или разтвори.
хетерогенни реакции	Реакции, протичащи между вещества в хетерогенна среда.

Проверката на работата се извършва на слайда на презентацията.

4. Свържете химичните реакции с техния клас:

Реакции на свързване
Реакции на разлагане
Реакции на заместване
Обменни реакции
екзотермични реакции

Химични реакции (химични явления)- това са процеси, в резултат на които от едни вещества се образуват други, различни от първоначалните по състав или структура. В хода на химичните реакции няма промяна в броя на атомите на един или друг елемент, взаимно преобразуване на изотопи.

Класификацията на химичните реакции е многостранна, тя може да се основава на различни характеристики: брой и състав на реагентите и реакционните продукти, топлинен ефект, обратимост и др.

I. Класификация на реакциите според броя и състава на реагентите

А. Реакции, протичащи без промяна на качествения състав на веществото . Това са многобройни алотропни трансформации на прости вещества (например кислород ↔ озон (3O 2 ↔ 2O 3), бял калай ↔ сив калай); преход с промяна на температурата на някои твърди вещества от едно кристално състояние в друго - полиморфни трансформации(например червените кристали на живачен (II) йодид, когато се нагряват, се превръщат в жълто вещество със същия състав, когато се охлади, възниква обратният процес); реакции на изомеризация (например NH 4 OCN ↔ (NH 2) 2 CO) и др.

Б. Реакции, протичащи с промяна в състава на реагентите.

Реакции на свързванеРеакции, при които два или повече изходни материала образуват едно ново съединение. Изходните вещества могат да бъдат както прости, така и сложни, например:

4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5; 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4HNO 3; CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2.

Реакции на разлаганеса реакции, при които две или повече нови вещества се образуват от едно първоначално сложно вещество. Веществата, образувани при реакции от този тип, могат да бъдат както прости, така и сложни, например:

2HI \u003d H 2 + I 2; CaCO 3 \u003d CaO + CO 2; (CuOH) 2 CO 3 \u003d CuO + H 2 O + CO 2.

Реакции на заместване- Това са процеси, при които атомите на простото вещество заменят атомите на елемента в сложното вещество. Тъй като едно просто вещество задължително участва в реакции на заместване като един от реагентите, почти всички трансформации от този тип са редокс, например:

Zn + H 2 SO 4 \u003d H 2 + ZnSO 4; 2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3; H 2 S + Br 2 \u003d 2HBr + S.

Обменни реакцииса реакции, при които две съединения обменят своите съставки. Реакциите на обмен могат да протичат директно между два реагента без участието на разтворител, например: H 2 SO 4 + 2KOH \u003d K 2 SO 4 + 2H 2 O; SiO 2 (tv) + 4HF (g) \u003d SiF 4 + 2H 2 O.

Обменните реакции, протичащи в електролитни разтвори, се наричат йонообменни реакции. Такива реакции са възможни само ако едно от образуваните вещества е слаб електролит, освобождава се от реакционната сфера под формата на газ или слабо разтворимо вещество (правилото на Бертоле):

AgNO 3 + HCl \u003d AgCl ↓ + HNO 3, или Ag + + Cl - \u003d AgCl ↓;

NH 4 Cl + KOH \u003d KCl + NH 3 + H 2 O, или NH 4 + + OH - \u003d H 2 O + NH 3;

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O, или H + + OH - \u003d H 2 O.

II. Класификация на реакциите по топлинен ефект

НО. Реакции, протичащи с отделяне на топлинна енергия –екзотермични реакции (+ Q).

б. Реакции, протичащи с поглъщане на топлина –ендотермични реакции (-Q).

топлинен ефектРеакцията се отнася до количеството топлина, което се отделя или абсорбира в резултат на химическа реакция. Нарича се уравнението на реакцията, в което е посочен нейният топлинен ефект термохимичен.Удобно е да се даде стойността на топлинния ефект на реакцията на 1 mol на един от участниците в реакцията, следователно в термохимичните уравнения често могат да се намерят дробни коефициенти:

1/2N2 (g) + 3/2H2 (g) = NH3 (g) + 46,2 kJ / mol.

Екзотермични са всички реакции на горене, по-голямата част от окислителните и комбинираните реакции. Реакциите на разлагане обикновено изискват енергия.

Лекция 2

Химична реакция. Класификация на химичните реакции.

Редокс реакции

Взаимодействайки помежду си, веществата претърпяват различни промени и трансформации. Например въглищата изгарят, за да образуват въглероден диоксид. Берилият, взаимодействайки с атмосферния кислород, се превръща в берилиев оксид.

Химични се наричат ​​явления, при които едни вещества се превръщат в други, които се различават от оригинала по състав и свойства и в същото време не се променя съставът на ядрата на атомите. Окисляване на желязо, изгаряне, получаване на метали от руди - всичко това са химически явления.

Трябва да се прави разлика между химични и физични явления.

По време на физически явления формата или агрегатното състояние на дадено вещество се променя или се образуват нови вещества поради промени в състава на ядрата на атомите. Например, когато газообразният амоняк взаимодейства с течния азот, амонякът първо преминава в течност, а след това в твърдо състояние. Това не е химично, а физическо явление, т.к. съставът на веществото не се променя. Някои явления, водещи до образование. Новите вещества се класифицират като физически. Такива са например ядрените реакции, в резултат на които от ядрата на един елемент се образуват атоми на други.

Физични явления, т.к и химически са широко разпространени: протичане на електрически ток през метален проводник, коване и топене на метал, отделяне на топлина, превръщане на водата в лед или пара. и т.н.

Химическите явления винаги са придружени от физически. Например, по време на изгарянето на магнезий се отделят топлина и светлина, в галванична клетка в резултат на химическа реакция възниква електрически ток.

В съответствие с атомната и молекулярната теория и закона за запазване на масата на веществото, от атомите на веществата, които са влезли в реакция, се образуват нови вещества, както прости, така и сложни, и общият брой на атомите на всяко елемент винаги остава постоянен.

Химическите явления възникват поради протичането на химични реакции.

Химичните реакции се класифицират по различни критерии.

1. Въз основа на отделянето или поглъщането на топлина. Реакциите, при които се отделя топлина, се наричат ​​екзотермични. Например, реакцията на образуване на хлороводород от водород и хлор:

H 2 + CI 2 \u003d 2HCI + 184,6 kJ

Реакциите, които поглъщат топлина от околната среда, се наричат ​​ендотермични. Например реакцията на образуване на азотен оксид (II) от азот и кислород, която протича при висока температура:

N 2 + O 2 \u003d 2NO - 180,8 kJ

Количеството топлина, отделено или погълнато в резултат на реакцията, се нарича топлинен ефект на реакцията. Клонът на химията, който изучава топлинните ефекти на химичните реакции, се нарича термохимия. Ще говорим за това подробно, когато изучаваме раздела "Енергия на химичните реакции".

2. Според промяната в броя на първоначалните и крайните вещества реакциите се разделят на следните видове: свързване, разлагане и обмен .

Реакциите, при които две или повече вещества образуват едно ново вещество, се наричат съединения реакции :

Например взаимодействието на хлороводород с амоняк:

НС1 + NH3 = NH4CI

Или изгаряне на магнезий:

2Mg + O2 = 2MgO

Нар. реакции, при които от едно вещество се образуват няколко нови вещества реакции на разлагане .

Например реакцията на разлагане на йодоводород

2HI \u003d H 2 + I 2

Или разлагане на калиев перманганат:

2KmnO 4 \u003d K2mnO 4 + mnO 2 + O 2

Реакциите между прости и сложни вещества, в резултат на които атомите на просто вещество заместват атомите на един от елементите на сложно вещество, се наричат реакции на заместване.

Например замяна на олово с цинк в оловен (II) нитрат:

Pb (NO 3) 2 + Zn \u003d Zn (NO 3) 2 + Pb

Или изместване на брома с хлор:

2NaBr + CI 2 = 2NaCI + Br 2

Реакциите, при които две вещества обменят своите съставки, за да образуват две нови вещества, се наричат обменни реакции . Например взаимодействието на алуминиев оксид със сярна киселина:

AI2O3 + 3H3SO4 = AI2(SO4)3 + 3H3O

Или взаимодействието на калциев хлорид със сребърен нитрат:

CaCI 2 + AgNO 3 \u003d Ca (NO 3) 2 + AgCI

3. Въз основа на обратимостта реакциите се делят на обратими и необратими.

4. Въз основа на промяната в степента на окисление на атомите, които съставляват реагиращите вещества, се разграничават реакции, които протичат без промяна на степента на окисление на атомите и редокс реакции (с промяна на степента на окисление на атомите).

Редокс реакции. Най-важните окислители и редуктори. Методи за избор на коефициенти в реакциите

редокс

Всички химични реакции могат да бъдат разделени на два вида. Първият тип включва реакции, които протичат без промяна на степента на окисление на атомите, които изграждат реагентите.

Например

HNO3 + NaOH = NaNO3 + H3O

BaCI2 + K2SO4 = BaSO4 + 2KCI

Вторият тип включва химични реакции, които протичат с промяна в степента на окисление на всички или някои елементи:

2KCI03 = 2KICI+3O2

2KBr+CI2=Br2+2KCI

Тук при първата реакция атомите на хлора и кислорода променят степента си на окисление, а във втората - атомите на брома и хлора.

Реакциите, протичащи с промяна в степента на окисление на атомите, които съставляват реагентите, се наричат ​​окислително-редукционни реакции.

Промяната в степента на окисление е свързана с изтеглянето или движението на електрони.

Основните положения на теорията на редокс

реакции:

1. Окислението е процес на отделяне на електрони от атом, молекула или йон.

AI - 3e - = AI 3+ H 2 - 2e - = 2H +

2. Възстановяването е процес на добавяне на електрони към атом, молекула или йон.

S + 2e - \u003d S 2- CI 2 + 2e - \u003d 2CI -

3. Атомите, молекулите или йоните, които отдават електрони, се наричат ​​редуциращи агенти. По време на реакцията те се окисляват

4. Атомите, молекулите или йоните, които приемат електрони, се наричат ​​окислители. По време на реакцията те се възстановяват.

Окисляването винаги е придружено от редукция и обратно, редукцията винаги е свързана с окисление, което може да се изрази с уравнението:

Редуциращ агент – ​​e – = Окислител

Окислител + e - = Редуктор

Следователно окислително-възстановителните реакции са единство от два противоположни процеса на окисление и редукция.

Броят на електроните, отдадени от редуциращия агент, винаги е равен на броя на електроните, прикрепени от окислителя.

Редуциращите агенти и окислителите могат да бъдат както прости вещества, т.е. състоящ се от един елемент или комплекс. Типични редуциращи агенти са атомите, на външното енергийно ниво на които има от един до три електрона. Тази група включва метали. Редуциращи свойства могат да бъдат проявени и от неметали, като водород, въглерод, бор и др.

При химични реакции те отдават електрони по схемата:

E - ne - \u003d E n +

В периоди с увеличаване на поредния номер на елемента редукционните свойства на простите вещества намаляват, докато окислителните се увеличават и стават максимални за халогените. Например в третия период натрият е най-активният редуциращ агент, а хлорът е окислителят.

В елементите на основните подгрупи редукционните свойства се увеличават с увеличаване на серийния номер и отслабват окислителните свойства. Елементите от основните подгрупи на групи 4 - 7 (неметали) могат както да отдават, така и да получават електрони, т.е. проявяват редуциращи и окислителни свойства. Изключение прави флуорът, който проявява само окислителни свойства, т.к има най-висока електроотрицателност. Елементите от вторичните подгрупи имат метален характер, т.к външното ниво на техните атоми съдържа 1-2 електрона. Следователно техните прости вещества са редуциращи агенти.

Окислителните или редукционните свойства на сложните вещества зависят от степента на окисляване на атома на даден елемент.

Например KMnO 4, MnO 2, MnSO 4,

В първото съединение манганът има максимална степен на окисление и вече не може да я повиши, следователно може да бъде само окислител.

В третото съединение манганът има минимална степен на окисление, той може да бъде само редуциращ агент.

Най-важните редуциращи агенти : метали, водород, въглища, въглероден оксид, сероводород, калаен хлорид, азотиста киселина, алдехиди, алкохоли, глюкоза, мравчена и оксалова киселина, солна киселина, електролизен катод.

Най-важните окислители : халогени, калиев перманганат, калиев бихромат, кислород, озон, водороден прекис, азотна, сярна, селенова киселини, хипохлорити, перхлорати, хлорати, царска вода, смес от концентрирани азотна и флуороводородна киселини, анод при електролиза.

Съставяне на уравнения на редокс реакции

1.Метод на електронния баланс. При този метод се сравняват степени на окисление на атомите в първоначалното и крайното вещество, като се ръководи от правилото, че броят на електроните, отдадени от редуктора, е равен на броя на електроните, прикрепени от окислителя. За да съставите уравнение, трябва да знаете формулите на реагентите и реакционните продукти. Последните се определят или въз основа на известните свойства на елементите, или емпирично.

Медта, образувайки меден йон, отдава два електрона. Степента на окисление се повишава от 0 до +2. Паладиевият йон, чрез свързване на два електрона, променя степента на окисление от +2 на 0. Следователно паладиевият нитрат е окислител.

Ако са установени както изходните вещества, така и продуктите на тяхното взаимодействие, тогава писането на уравнението на реакцията по правило се свежда до намиране и подреждане на коефициентите. Коефициентите се определят по метода на електронния баланс с помощта на електронни уравнения. Ние изчисляваме как редуциращият агент и окислителят променят степента си на окисление и отразяваме това в електронни уравнения:

Cu 0 -2e - = Cu 2+ 1

Pd +2 +2e - =Pd 0 1

От горните електронни уравнения може да се види, че с редуциращ агент и окислител коефициентите са равни на 1.

Крайно уравнение на реакцията:

Cu + Pd(NO 3) 2 = Cu(NO 3) 2 + Pd

За да проверим правилността на формулираното уравнение, преброяваме броя на атомите в дясната и лявата част на уравнението. Последното нещо, което проверяваме, е кислородът.

редукционна реакция, протичаща по схемата:

KMnO 4 + З 3 PO 3 + З 2 ТАКА 4 →MnSO 4 + З 3 PO 4 + К 2 ТАКА 4 + З 2 О

Решение Ако както изходните вещества, така и продуктите на тяхното взаимодействие са дадени в условието на задачата, тогава писането на уравнението на реакцията се свежда, като правило, до намиране и подреждане на коефициентите. Коефициентите се определят по метода на електронния баланс с помощта на електронни уравнения. Ние изчисляваме как редуциращият агент и окислителят променят степента си на окисление и отразяваме това в електронни уравнения:

редуциращ агент 5 │ Р 3+ - 2ē ═ R 5+ процес на окисление

окислител 2 │Mn +7 + 5 ē ═ Мн 2+ процес на възстановяване

Общият брой на електроните, отдадени чрез редукция, трябва да бъде равен на броя на електроните, които окислителят добавя. Общото най-малко кратно за дадени и получени електрони е 10. Разделяйки това число на 5, получаваме коефициент 2 за окислителя и неговия редукционен продукт. Чрез подбор се намират коефициентите пред веществата, чиито атоми не променят степента си на окисление. Уравнението на реакцията ще изглежда така

2KМnO 4 + 5H 3 PO 3 + 3H 2 ТАКА 4 ═2MnSO 4 + 5H 3 PO 4 + К 2 ТАКА 4 + 3H 2 о

Метод на полуреакция или йонно-електронен метод. Както подсказва самото име, този метод се основава на съставянето на йонни уравнения за процеса на окисление и процеса на редукция.

Когато сероводородът премине през подкислен разтвор на калиев перманганат, пурпурният цвят изчезва и разтворът става мътен.

Опитът показва, че мътността на разтвора възниква в резултат на образуването на сяра:

H 2 S  S + 2H +

Тази схема е изравнена с броя на атомите. За да изравните по броя на зарядите, два електрона трябва да се извадят от лявата страна, след което можете да замените стрелката със знак за равенство

H 2 S - 2e - \u003d S + 2H +

Това е първата полуреакция - процесът на окисляване на редуктора на сероводорода.

Обезцветяването на разтвора е свързано с прехода на MnO 4 - (пурпурен цвят) към Mn 2+ (светло розов цвят). Това може да се изрази чрез диаграмата

MnO 4 - Mn 2+

В кисел разтвор кислородът, който е част от MnO 4 - заедно с водородни йони, в крайна сметка образува вода. Следователно процесът на преход се записва като

MnO 4 - + 8H + Mn 2+ + 4H 2 O

За да се замени стрелката със знак за равенство, зарядите също трябва да бъдат изравнени. Тъй като първоначалните вещества имат седем положителни заряда, а крайните два положителни заряда, тогава за да се изпълнят условията за равенство, трябва да се добавят пет електрона към лявата страна на веригата

MnO 4 - + 8H + + 5e - Mn 2+ + 4H 2 O

Това е полуреакция - процесът на редукция на окислителя, т.е. перманганатен йон.

За да се състави общото уравнение на реакцията, е необходимо да се добавят уравненията на полуреакциите член по член, първо чрез изравняване на броя на дадените и получените електрони. В този случай, съгласно правилото за намиране на най-малкото кратно, се определят съответните фактори, по които се умножават уравненията на полето

H 2 S - 2e - \u003d S + 2H + 5

MnO 4 - + 8H + + 5e - Mn 2+ + 4H 2 O 2

5H 2 S + 2MnO 4 - + 16H + \u003d 5S + 10H + + 2Mn 2+ + 8H 2 O

След намаляване с 10H+ получаваме

5H 2 S + 2MnO 4 - + 6H + \u003d 5S + 2Mn 2+ + 8H 2 O или в молекулярна форма

2k + + 3SO 4 2- = 2k + + 3SO 4 2-

5H 2 S + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 \u003d 5S + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

Нека сравним двата метода. Предимството на метода на полуреакция в сравнение с метода на електронния баланс е, че той използва не хипотетични йони, а реално съществуващи. Наистина в разтвора няма йони Mn +7, Cr +6, S +6, S +4; MnO 4– , Cr 2 O 7 2– , CrO 4 2– , SO 4 2– . При метода на полуреакция не е необходимо да се познават всички образувани вещества; те се появяват в уравнението на реакцията при извеждането му.

Класификация на редокс реакциите

Обикновено има три типа редокс реакции: междумолекулни, вътрешномолекулни и реакции на диспропорциониране .

Междумолекулните реакции са реакции, при които окислителят и редукторът са в различни вещества. Това включва и реакции между различни вещества, при които атомите на един и същи елемент имат различни степени на окисление:

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

5HCI + HCIO 3 = 5CI 2 + 3H 2 O

Вътремолекулните реакции са тези, при които окислителят и редуциращият агент са в едно и също вещество. В този случай атом с по-положителна степен на окисление окислява атом с по-ниска степен на окисление. Такива реакции са реакции на химично разлагане. Например:

2NaNO 3 \u003d 2NaNO 2 + O 2

2KCIO 3 = 2KCI + 3O 2

Това включва и разлагането на вещества, в които атомите на един и същи елемент имат различни степени на окисление:

NH4NO3 \u003d N2O + 2H2O

Протичането на реакциите на диспропорциониране е придружено от едновременно увеличаване и намаляване на степента на окисление на атомите на един и същ елемент. В този случай изходното вещество образува съединения, едното от които съдържа атоми с по-висока, а другото с по-ниска степен на окисление. Тези реакции са възможни за вещества с междинна степен на окисление. Пример за това е преобразуването на калиев манганат, при което манганът има междинно състояние на окисление +6 (от +7 до +4). Разтворът на тази сол има красив тъмнозелен цвят (цветът на MnO йона 4 химикал химическиексперимент по неорганична химия в системата на проблемното обучение Дипломна работа >> Химия

Задачи" 27. Класификация химически реакции. Реакции, които вървят без промяна на състава. 28. Класификация химически реакциикоито отиват...