Οι χημικές ιδιότητες των ουσιών αποκαλύπτονται σε μια ποικιλία χημικών αντιδράσεων.

Ονομάζονται μετασχηματισμοί ουσιών, που συνοδεύονται από αλλαγή στη σύνθεση και (ή) δομή τους χημικές αντιδράσεις. Συχνά απαντάται ο ακόλουθος ορισμός: χημική αντίδρασηΗ διαδικασία μετατροπής των αρχικών ουσιών (αντιδραστηρίων) σε τελικές ουσίες (προϊόντα) ονομάζεται.

Οι χημικές αντιδράσεις γράφονται χρησιμοποιώντας χημικές εξισώσεις και σχήματα που περιέχουν τους τύπους των πρώτων υλών και των προϊόντων αντίδρασης. Στις χημικές εξισώσεις, σε αντίθεση με τα σχήματα, ο αριθμός των ατόμων κάθε στοιχείου είναι ίδιος στην αριστερή και στη δεξιά πλευρά, γεγονός που αντανακλά το νόμο της διατήρησης της μάζας.

Στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης, αναγράφονται οι τύποι των αρχικών ουσιών (αντιδραστήρια), στη δεξιά πλευρά - οι ουσίες που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης (προϊόντα αντίδρασης, τελικές ουσίες). Το πρόσημο ίσου που συνδέει την αριστερή και τη δεξιά πλευρά δείχνει ότι ο συνολικός αριθμός των ατόμων των ουσιών που συμμετέχουν στην αντίδραση παραμένει σταθερός. Αυτό επιτυγχάνεται με την τοποθέτηση ακέραιων στοιχειομετρικών συντελεστών μπροστά από τους τύπους, που δείχνουν τις ποσοτικές αναλογίες μεταξύ των αντιδρώντων και των προϊόντων αντίδρασης.

Οι χημικές εξισώσεις μπορεί να περιέχουν πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τα χαρακτηριστικά της αντίδρασης. Εάν μια χημική αντίδραση εξελιχθεί υπό την επίδραση εξωτερικών επιδράσεων (θερμοκρασία, πίεση, ακτινοβολία κ.λπ.), αυτό υποδεικνύεται με το κατάλληλο σύμβολο, συνήθως πάνω (ή «κάτω») από το σύμβολο ίσου.

Ένας τεράστιος αριθμός χημικών αντιδράσεων μπορεί να ομαδοποιηθεί σε διάφορους τύπους αντιδράσεων, οι οποίοι χαρακτηρίζονται από καλά καθορισμένα χαρακτηριστικά.

Οπως και χαρακτηριστικά ταξινόμησηςμπορούν να επιλεγούν τα ακόλουθα:

1. Ο αριθμός και η σύνθεση των πρώτων υλών και των προϊόντων αντίδρασης.

2. Συλλογική κατάσταση αντιδρώντων και προϊόντων αντίδρασης.

3. Ο αριθμός των φάσεων στις οποίες βρίσκονται οι συμμετέχοντες στην αντίδραση.

4. Η φύση των μεταφερόμενων σωματιδίων.

5. Η πιθανότητα να προχωρήσει η αντίδραση προς την εμπρός και την αντίστροφη κατεύθυνση.

6. Το σημάδι του θερμικού φαινομένου χωρίζει όλες τις αντιδράσεις σε: εξώθερμοςαντιδράσεις που προχωρούν με το εξω-φαινόμενο - η απελευθέρωση ενέργειας με τη μορφή θερμότητας (Q> 0, ΔH<0):

C + O 2 \u003d CO 2 + Q

και ενδόθερμοςαντιδράσεις που προχωρούν με το ενδοφαινόμενο - την απορρόφηση ενέργειας με τη μορφή θερμότητας (Q<0, ∆H >0):

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

Τέτοιες αντιδράσεις είναι θερμοχημική.

Ας εξετάσουμε λεπτομερέστερα κάθε έναν από τους τύπους αντιδράσεων.

Ταξινόμηση σύμφωνα με τον αριθμό και τη σύνθεση των αντιδραστηρίων και των τελικών ουσιών

1. Αντιδράσεις σύνδεσης

Στις αντιδράσεις μιας ένωσης από πολλές αντιδρώντες ουσίες μιας σχετικά απλής σύνθεσης, λαμβάνεται μια ουσία πιο σύνθετης σύνθεσης:

Κατά κανόνα, αυτές οι αντιδράσεις συνοδεύονται από απελευθέρωση θερμότητας, δηλ. οδηγούν στο σχηματισμό πιο σταθερών και λιγότερο πλούσιων σε ενέργεια ενώσεων.

Οι αντιδράσεις του συνδυασμού απλών ουσιών έχουν πάντα οξειδοαναγωγικό χαρακτήρα. Οι αντιδράσεις σύνδεσης που συμβαίνουν μεταξύ σύνθετων ουσιών μπορούν να συμβούν και οι δύο χωρίς αλλαγή στο σθένος:

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

και να ταξινομηθεί ως οξειδοαναγωγή:

2FeCl 2 + Cl 2 = 2 FeCl 3.

2. Αντιδράσεις αποσύνθεσης

Οι αντιδράσεις αποσύνθεσης οδηγούν στο σχηματισμό πολλών ενώσεων από μια σύνθετη ουσία:

Α = Β + Γ + Δ.

Τα προϊόντα αποσύνθεσης μιας σύνθετης ουσίας μπορεί να είναι απλές και σύνθετες ουσίες.

Από τις αντιδράσεις αποσύνθεσης που συμβαίνουν χωρίς αλλαγή των καταστάσεων σθένους, πρέπει να σημειωθεί η αποσύνθεση κρυσταλλικών υδριτών, βάσεων, οξέων και αλάτων οξέων που περιέχουν οξυγόνο:

	προς την
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.

Ιδιαίτερα χαρακτηριστικές είναι οι οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις αποσύνθεσης για άλατα νιτρικού οξέος.

Οι αντιδράσεις αποσύνθεσης στην οργανική χημεία ονομάζονται πυρόλυση:

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

ή αφυδρογόνωση

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

3. Αντιδράσεις υποκατάστασης

Στις αντιδράσεις υποκατάστασης, συνήθως μια απλή ουσία αλληλεπιδρά με μια σύνθετη, σχηματίζοντας μια άλλη απλή ουσία και μια άλλη σύνθετη:

A + BC = AB + C.

Αυτές οι αντιδράσεις στη συντριπτική τους πλειοψηφία ανήκουν σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής:

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.

Τα παραδείγματα αντιδράσεων υποκατάστασης που δεν συνοδεύονται από αλλαγή στις καταστάσεις σθένους των ατόμων είναι εξαιρετικά λίγα. Πρέπει να σημειωθεί η αντίδραση του διοξειδίου του πυριτίου με άλατα οξέων που περιέχουν οξυγόνο, τα οποία αντιστοιχούν σε αέριους ή πτητικούς ανυδρίτες:

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

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

Μερικές φορές αυτές οι αντιδράσεις θεωρούνται ως αντιδράσεις ανταλλαγής:

CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + Hcl.

4. Ανταλλαγή αντιδράσεων

Αντιδράσεις ανταλλαγήςΟι αντιδράσεις μεταξύ δύο ενώσεων που ανταλλάσσουν τα συστατικά τους ονομάζονται:

AB + CD = AD + CB.

Εάν συμβαίνουν διεργασίες οξειδοαναγωγής κατά τη διάρκεια αντιδράσεων υποκατάστασης, τότε οι αντιδράσεις ανταλλαγής συμβαίνουν πάντα χωρίς αλλαγή της κατάστασης σθένους των ατόμων. Αυτή είναι η πιο κοινή ομάδα αντιδράσεων μεταξύ σύνθετων ουσιών - οξειδίων, βάσεων, οξέων και αλάτων:

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

AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3,

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

Μια ειδική περίπτωση αυτών των αντιδράσεων ανταλλαγής είναι αντιδράσεις εξουδετέρωσης:

Hcl + KOH \u003d KCl + H 2 O.

Συνήθως, αυτές οι αντιδράσεις υπακούουν στους νόμους της χημικής ισορροπίας και προχωρούν προς την κατεύθυνση όπου τουλάχιστον μία από τις ουσίες απομακρύνεται από τη σφαίρα της αντίδρασης με τη μορφή μιας αέριας, πτητικής ουσίας, ιζήματος ή ένωσης χαμηλής διάστασης (για διαλύματα):

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. Αντιδράσεις μεταφοράς.

Στις αντιδράσεις μεταφοράς, ένα άτομο ή μια ομάδα ατόμων περνά από τη μια δομική μονάδα στην άλλη:

AB + BC \u003d A + B 2 C,

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

Για παράδειγμα:

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

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

Ταξινόμηση των αντιδράσεων ανάλογα με τα χαρακτηριστικά φάσης

Ανάλογα με την κατάσταση συσσωμάτωσης των αντιδρώντων ουσιών, διακρίνονται οι ακόλουθες αντιδράσεις:

1. Αντιδράσεις αερίων

H2 + Cl2		2HCl.

2. Αντιδράσεις σε διαλύματα

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

3. Αντιδράσεις μεταξύ στερεών

	προς την
CaO (τηλεόραση) + SiO 2 (τηλεόραση)	=	CaSiO 3 (τηλεόραση)

Ταξινόμηση των αντιδράσεων ανάλογα με τον αριθμό των φάσεων.

Ως φάση νοείται ένα σύνολο ομοιογενών τμημάτων ενός συστήματος με τις ίδιες φυσικές και χημικές ιδιότητες και χωρισμένα μεταξύ τους με μια διεπαφή.

Από αυτή την άποψη, όλη η ποικιλία των αντιδράσεων μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες:

1. Ομοιογενείς (μονοφασικές) αντιδράσεις.Αυτές περιλαμβάνουν αντιδράσεις που συμβαίνουν στην αέρια φάση και έναν αριθμό αντιδράσεων που συμβαίνουν σε διαλύματα.

2. Ετερογενείς (πολυφασικές) αντιδράσεις.Αυτές περιλαμβάνουν αντιδράσεις στις οποίες τα αντιδρώντα και τα προϊόντα της αντίδρασης βρίσκονται σε διαφορετικές φάσεις. Για παράδειγμα:

αντιδράσεις αερίου-υγρής φάσης

CO 2 (g) + NaOH (ρ-ρ) = NaHC03 (ρ-ρ).

αντιδράσεις αερίου-στερεάς φάσης

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

αντιδράσεις υγρής-στερεάς φάσης

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

αντιδράσεις υγρού-αερίου-στερεάς φάσης

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

Ταξινόμηση των αντιδράσεων ανάλογα με τον τύπο των σωματιδίων που μεταφέρονται

1. Πρωτολυτικές αντιδράσεις.

Προς την πρωτολυτικές αντιδράσειςπεριλαμβάνουν χημικές διεργασίες, η ουσία των οποίων είναι η μεταφορά ενός πρωτονίου από το ένα αντιδρόν σε ένα άλλο.

Αυτή η ταξινόμηση βασίζεται στην πρωτολυτική θεωρία οξέων και βάσεων, σύμφωνα με την οποία οξύ είναι κάθε ουσία που δίνει ένα πρωτόνιο και βάση είναι μια ουσία που μπορεί να δεχθεί ένα πρωτόνιο, για παράδειγμα:

Οι πρωτολυτικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν αντιδράσεις εξουδετέρωσης και υδρόλυσης.

2. Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.

Αυτές περιλαμβάνουν αντιδράσεις στις οποίες τα αντιδρώντα ανταλλάσσουν ηλεκτρόνια, ενώ αλλάζουν την κατάσταση οξείδωσης των ατόμων των στοιχείων που αποτελούν τα αντιδρώντα. Για παράδειγμα:

Zn + 2H + → Zn 2 + + H2,

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

Η συντριπτική πλειοψηφία των χημικών αντιδράσεων είναι οξειδοαναγωγικές, παίζουν εξαιρετικά σημαντικό ρόλο.

3. Αντιδράσεις ανταλλαγής προσδέματος.

Αυτές περιλαμβάνουν αντιδράσεις κατά τις οποίες ένα ζεύγος ηλεκτρονίων μεταφέρεται με το σχηματισμό ενός ομοιοπολικού δεσμού από τον μηχανισμό δότη-δέκτη. Για παράδειγμα:

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

Fe + 5CO = ,

Al(OH) 3 + NaOH = .

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των αντιδράσεων ανταλλαγής προσδέματος είναι ότι ο σχηματισμός νέων ενώσεων, που ονομάζονται σύνθετες, συμβαίνει χωρίς αλλαγή στην κατάσταση οξείδωσης.

4. Αντιδράσεις ατομικής-μοριακής ανταλλαγής.

Αυτός ο τύπος αντιδράσεων περιλαμβάνει πολλές από τις αντιδράσεις υποκατάστασης που μελετήθηκαν στην οργανική χημεία, οι οποίες προχωρούν σύμφωνα με τον ριζικό, ηλεκτροφιλικό ή πυρηνόφιλο μηχανισμό.

Αναστρέψιμες και μη αναστρέψιμες χημικές αντιδράσεις

Τέτοιες χημικές διεργασίες ονομάζονται αναστρέψιμες, τα προϊόντα των οποίων είναι ικανά να αντιδρούν μεταξύ τους υπό τις ίδιες συνθήκες στις οποίες λαμβάνονται, με το σχηματισμό αρχικών ουσιών.

Για αντιστρέψιμες αντιδράσεις, η εξίσωση συνήθως γράφεται ως εξής:

Δύο αντίθετα κατευθυνόμενα βέλη υποδεικνύουν ότι κάτω από τις ίδιες συνθήκες, και οι δύο προς τα εμπρός και οι αντίστροφες αντιδράσεις προχωρούν ταυτόχρονα, για παράδειγμα:

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

Μη αναστρέψιμες είναι τέτοιες χημικές διεργασίες, τα προϊόντα των οποίων δεν μπορούν να αντιδράσουν μεταξύ τους με το σχηματισμό αρχικών ουσιών. Παραδείγματα μη αναστρέψιμων αντιδράσεων είναι η αποσύνθεση του άλατος Bertolet όταν θερμαίνεται:

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2,

ή οξείδωση της γλυκόζης με ατμοσφαιρικό οξυγόνο:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O.

Οι χημικές αντιδράσεις πρέπει να διακρίνονται από τις πυρηνικές αντιδράσεις. Ως αποτέλεσμα των χημικών αντιδράσεων, ο συνολικός αριθμός των ατόμων κάθε χημικού στοιχείου και η ισοτοπική του σύσταση δεν αλλάζουν. Οι πυρηνικές αντιδράσεις είναι ένα άλλο θέμα - οι διαδικασίες μετασχηματισμού των ατομικών πυρήνων ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασής τους με άλλους πυρήνες ή στοιχειώδη σωματίδια, για παράδειγμα, ο μετασχηματισμός του αλουμινίου σε μαγνήσιο:

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

Η ταξινόμηση των χημικών αντιδράσεων είναι πολύπλευρη, δηλαδή μπορεί να βασίζεται σε διάφορα σημάδια. Αλλά κάτω από οποιοδήποτε από αυτά τα σημάδια, μπορούν να αποδοθούν αντιδράσεις τόσο μεταξύ ανόργανων όσο και μεταξύ οργανικών ουσιών.

Εξετάστε την ταξινόμηση των χημικών αντιδράσεων σύμφωνα με διάφορα κριτήρια.

I. Σύμφωνα με τον αριθμό και τη σύσταση των αντιδρώντων

Αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα χωρίς μεταβολή της σύστασης των ουσιών.

Στην ανόργανη χημεία, τέτοιες αντιδράσεις περιλαμβάνουν τις διαδικασίες λήψης αλλοτροπικών τροποποιήσεων ενός χημικού στοιχείου, για παράδειγμα:

C (γραφίτης) ↔ C (διαμάντι)
S (ρομβικό) ↔ S (μονοκλινικό)
R (λευκό) ↔ R (κόκκινο)
Sn (λευκό κασσίτερο) ↔ Sn (γκρι κασσίτερο)
3O 2 (οξυγόνο) ↔ 2O 3 (όζον)

Στην οργανική χημεία, αυτός ο τύπος αντιδράσεων μπορεί να περιλαμβάνει αντιδράσεις ισομερισμού που συμβαίνουν χωρίς να αλλάζουν όχι μόνο η ποιοτική, αλλά και η ποσοτική σύνθεση των μορίων των ουσιών, για παράδειγμα:

1. Ισομερισμός αλκανίων.

Η αντίδραση ισομερισμού των αλκανίων έχει μεγάλη πρακτική σημασία, αφού οι υδρογονάνθρακες της ισοδομής έχουν μικρότερη ικανότητα έκρηξης.

2. Ισομερισμός αλκενίων.

3. Ισομερισμός αλκυνίων (αντίδραση A. E. Favorsky).

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

αιθυλοακετυλένιο διμεθυλακετυλένιο

4. Ισομερισμός αλογονοαλκανίων (Α. Ε. Favorsky, 1907).

5. Ισομερισμός κυανιούχου αμμωνίου κατά τη θέρμανση.

Για πρώτη φορά, η ουρία συντέθηκε από τον F. Wehler το 1828 με ισομερισμό κυανικού αμμωνίου όταν θερμάνθηκε.

Αντιδράσεις που συνοδεύονται από αλλαγή της σύστασης μιας ουσίας

Υπάρχουν τέσσερις τύποι τέτοιων αντιδράσεων: ενώσεις, αποσυνθέσεις, υποκαταστάσεις και ανταλλαγές.

1. Οι αντιδράσεις σύνδεσης είναι τέτοιες αντιδράσεις στις οποίες σχηματίζεται μία σύνθετη ουσία από δύο ή περισσότερες ουσίες

Στην ανόργανη χημεία, ολόκληρη η ποικιλία των αντιδράσεων ένωσης μπορεί να εξεταστεί, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας το παράδειγμα των αντιδράσεων για τη λήψη θειικού οξέος από θείο:

1. Λήψη οξειδίου του θείου (IV):

S + O 2 \u003d SO - μια σύνθετη ουσία σχηματίζεται από δύο απλές ουσίες.

2. Λήψη οξειδίου του θείου (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - μια σύνθετη ουσία σχηματίζεται από μια απλή και σύνθετη ουσία.

3. Λήψη θειικού οξέος:

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 - ένα σύμπλοκο σχηματίζεται από δύο σύνθετες ουσίες.

Ένα παράδειγμα αντίδρασης ένωσης στην οποία σχηματίζεται μία σύνθετη ουσία από περισσότερες από δύο πρώτες ύλες είναι το τελικό στάδιο στην παραγωγή νιτρικού οξέος:

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

Στην οργανική χημεία, οι αντιδράσεις των ενώσεων αναφέρονται συνήθως ως "αντιδράσεις προσθήκης". Όλη η ποικιλία τέτοιων αντιδράσεων μπορεί να εξεταστεί στο παράδειγμα μιας ομάδας αντιδράσεων που χαρακτηρίζει τις ιδιότητες των ακόρεστων ουσιών, για παράδειγμα, του αιθυλενίου:

1. Αντίδραση υδρογόνωσης - προσθήκη υδρογόνου:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → H 3 - CH 3

αιθένιο → αιθάνιο

2. Αντίδραση ενυδάτωσης – προσθήκη νερού.

3. Αντίδραση πολυμερισμού.

2. Αντιδράσεις αποσύνθεσης είναι τέτοιες αντιδράσεις κατά τις οποίες σχηματίζονται πολλές νέες ουσίες από μία σύνθετη ουσία.

Στην ανόργανη χημεία, ολόκληρη η ποικιλία τέτοιων αντιδράσεων μπορεί να θεωρηθεί στο μπλοκ των αντιδράσεων για τη λήψη οξυγόνου με εργαστηριακές μεθόδους:

1. Αποσύνθεση οξειδίου του υδραργύρου (II) - δύο απλά σχηματίζονται από μια σύνθετη ουσία.

2. Αποσύνθεση νιτρικού καλίου - από μια σύνθετη ουσία σχηματίζεται μια απλή και μια σύνθετη.

3. Αποσύνθεση υπερμαγγανικού καλίου - από μία σύνθετη ουσία σχηματίζονται δύο σύνθετες και μία απλή, δηλαδή τρεις νέες ουσίες.

Στην οργανική χημεία, οι αντιδράσεις αποσύνθεσης μπορούν να εξεταστούν στο μπλοκ αντιδράσεων για την παραγωγή αιθυλενίου στο εργαστήριο και στη βιομηχανία:

1. Η αντίδραση αφυδάτωσης (διάσπαση νερού) της αιθανόλης:

C 2 H 5 OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O

2. Αντίδραση αφυδρογόνωσης (διάσπαση υδρογόνου) αιθανίου:

CH 3 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + H 2

ή CH 3 -CH 3 → 2C + ZH 2

3. Αντίδραση πυρόλυσης (διάσπαση) προπανίου:

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

3. Αντιδράσεις υποκατάστασης είναι τέτοιες αντιδράσεις ως αποτέλεσμα των οποίων τα άτομα μιας απλής ουσίας αντικαθιστούν τα άτομα ενός στοιχείου σε μια σύνθετη ουσία.

Στην ανόργανη χημεία, ένα παράδειγμα τέτοιων διεργασιών είναι ένα σύνολο αντιδράσεων που χαρακτηρίζουν τις ιδιότητες, για παράδειγμα, μετάλλων:

1. Αλληλεπίδραση μετάλλων αλκαλίων ή αλκαλικών γαιών με νερό:

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

2. Αλληλεπίδραση μετάλλων με οξέα στο διάλυμα:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

3. Αλληλεπίδραση μετάλλων με άλατα στο διάλυμα:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

4. Μεταλλοθερμία:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr

Το αντικείμενο μελέτης της οργανικής χημείας δεν είναι απλές ουσίες, αλλά μόνο ενώσεις. Επομένως, ως παράδειγμα αντίδρασης υποκατάστασης, δίνουμε την πιο χαρακτηριστική ιδιότητα των κορεσμένων ενώσεων, ιδιαίτερα του μεθανίου, την ικανότητα των ατόμων υδρογόνου του να αντικαθίστανται από άτομα αλογόνου. Ένα άλλο παράδειγμα είναι η βρωμίωση μιας αρωματικής ένωσης (βενζόλιο, τολουόλιο, ανιλίνη).

C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

βενζόλιο → βρωμοβενζόλιο

Ας δώσουμε προσοχή στην ιδιαιτερότητα της αντίδρασης υποκατάστασης σε οργανικές ουσίες: ως αποτέλεσμα τέτοιων αντιδράσεων, δεν σχηματίζεται μια απλή και σύνθετη ουσία, όπως στην ανόργανη χημεία, αλλά δύο πολύπλοκες ουσίες.

Στην οργανική χημεία, οι αντιδράσεις υποκατάστασης περιλαμβάνουν επίσης ορισμένες αντιδράσεις μεταξύ δύο πολύπλοκων ουσιών, για παράδειγμα, τη νίτρωση του βενζολίου. Είναι τυπικά μια αντίδραση ανταλλαγής. Το γεγονός ότι πρόκειται για αντίδραση υποκατάστασης γίνεται σαφές μόνο όταν ληφθεί υπόψη ο μηχανισμός της.

4. Αντιδράσεις ανταλλαγής είναι τέτοιες αντιδράσεις κατά τις οποίες δύο σύνθετες ουσίες ανταλλάσσουν τα συστατικά τους μέρη

Αυτές οι αντιδράσεις χαρακτηρίζουν τις ιδιότητες των ηλεκτρολυτών και προχωρούν σε διαλύματα σύμφωνα με τον κανόνα Berthollet, δηλαδή μόνο εάν ως αποτέλεσμα σχηματιστεί ένα ίζημα, αέριο ή μια ουσία χαμηλής διάστασης (για παράδειγμα, H 2 O).

Στην ανόργανη χημεία, αυτό μπορεί να είναι ένα μπλοκ αντιδράσεων που χαρακτηρίζει, για παράδειγμα, τις ιδιότητες των αλκαλίων:

1. Αντίδραση εξουδετέρωσης που συνοδεύεται από το σχηματισμό αλατιού και νερού.

2. Η αντίδραση μεταξύ αλκαλίου και αλατιού, που συνοδεύεται από το σχηματισμό αερίου.

3. Η αντίδραση μεταξύ αλκαλίου και αλατιού, που συνοδεύεται από το σχηματισμό ιζήματος:

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

ή σε ιοντική μορφή:

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

Στην οργανική χημεία, μπορεί κανείς να εξετάσει ένα σύνολο αντιδράσεων που χαρακτηρίζει, για παράδειγμα, τις ιδιότητες του οξικού οξέος:

1. Η αντίδραση που προχωρά με το σχηματισμό ενός ασθενούς ηλεκτρολύτη - H 2 O:

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

2. Η αντίδραση που συνοδεύει το σχηματισμό αερίου:

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

3. Η αντίδραση που προχωρά με το σχηματισμό ιζήματος:

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. Με την αλλαγή των καταστάσεων οξείδωσης των χημικών στοιχείων που σχηματίζουν ουσίες

Σε αυτή τη βάση, διακρίνονται οι ακόλουθες αντιδράσεις:

1. Αντιδράσεις που συμβαίνουν με αλλαγή των καταστάσεων οξείδωσης των στοιχείων ή αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.

Αυτές περιλαμβάνουν πολλές αντιδράσεις, συμπεριλαμβανομένων όλων των αντιδράσεων υποκατάστασης, καθώς και εκείνες τις αντιδράσεις συνδυασμού και αποσύνθεσης στις οποίες συμμετέχει τουλάχιστον μία απλή ουσία, για παράδειγμα:

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

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

Οι πολύπλοκες αντιδράσεις οξειδοαναγωγής συντάσσονται με τη μέθοδο του ισοζυγίου ηλεκτρονίων.

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

Στην οργανική χημεία, οι ιδιότητες των αλδεΰδων μπορούν να χρησιμεύσουν ως εντυπωσιακό παράδειγμα αντιδράσεων οξειδοαναγωγής.

1. Ανάγεται στις αντίστοιχες αλκοόλες:

Τα αλδεσίδια οξειδώνονται στα αντίστοιχα οξέα:

2. Αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα χωρίς μεταβολή των καταστάσεων οξείδωσης των χημικών στοιχείων.

Αυτές περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, όλες τις αντιδράσεις ανταλλαγής ιόντων, καθώς και πολλές αντιδράσεις ενώσεων, πολλές αντιδράσεις αποσύνθεσης, αντιδράσεις εστεροποίησης:

HCOOH + CHgOH = HSOCH 3 + H 2 O

III. Με θερμική επίδραση

Σύμφωνα με το θερμικό αποτέλεσμα, οι αντιδράσεις χωρίζονται σε εξώθερμες και ενδόθερμες.

1. Οι εξώθερμες αντιδράσεις προχωρούν με απελευθέρωση ενέργειας.

Αυτές περιλαμβάνουν σχεδόν όλες τις σύνθετες αντιδράσεις. Σπάνια εξαίρεση αποτελούν οι ενδόθερμες αντιδράσεις της σύνθεσης του μονοξειδίου του αζώτου (II) από άζωτο και οξυγόνο και η αντίδραση αερίου υδρογόνου με στερεό ιώδιο.

Οι εξώθερμες αντιδράσεις που προχωρούν με την απελευθέρωση φωτός αναφέρονται ως αντιδράσεις καύσης. Η υδρογόνωση του αιθυλενίου είναι ένα παράδειγμα εξώθερμης αντίδρασης. Λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου.

2. Οι ενδόθερμες αντιδράσεις προχωρούν με την απορρόφηση ενέργειας.

Προφανώς, σχεδόν όλες οι αντιδράσεις αποσύνθεσης θα ισχύουν για αυτές, για παράδειγμα:

1. Πύρωση ασβεστόλιθου

2. Σπάσιμο βουτανίου

Η ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται ή απορροφάται ως αποτέλεσμα της αντίδρασης ονομάζεται θερμική επίδραση της αντίδρασης και η εξίσωση μιας χημικής αντίδρασης που δείχνει αυτό το αποτέλεσμα ονομάζεται θερμοχημική εξίσωση:

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. Σύμφωνα με την κατάσταση συσσωμάτωσης των αντιδρώντων ουσιών (σύνθεση φάσης)

Σύμφωνα με την κατάσταση συσσωμάτωσης των αντιδρώντων ουσιών, υπάρχουν:

1. Ετερογενείς αντιδράσεις - αντιδράσεις στις οποίες τα αντιδρώντα και τα προϊόντα της αντίδρασης βρίσκονται σε διαφορετικές καταστάσεις συσσωμάτωσης (σε διαφορετικές φάσεις).

2. Ομοιογενείς αντιδράσεις - αντιδράσεις στις οποίες τα αντιδρώντα και τα προϊόντα της αντίδρασης βρίσκονται στην ίδια κατάσταση συσσωμάτωσης (σε μία φάση).

V. Σύμφωνα με τη συμμετοχή του καταλύτη

Σύμφωνα με τη συμμετοχή του καταλύτη, υπάρχουν:

1. Μη καταλυτικές αντιδράσεις που γίνονται χωρίς τη συμμετοχή καταλύτη.

2. Καταλυτικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα με τη συμμετοχή καταλύτη. Δεδομένου ότι όλες οι βιοχημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών προχωρούν με τη συμμετοχή ειδικών βιολογικών καταλυτών πρωτεϊνικής φύσης - ενζύμων, είναι όλες καταλυτικές ή, ακριβέστερα, ενζυματικές. Πρέπει να σημειωθεί ότι πάνω από το 70% των χημικών βιομηχανιών χρησιμοποιούν καταλύτες.

VI. Προς

Ανά κατεύθυνση υπάρχουν:

1. Οι μη αναστρέψιμες αντιδράσεις προχωρούν υπό δεδομένες συνθήκες προς μία μόνο κατεύθυνση. Αυτές περιλαμβάνουν όλες τις αντιδράσεις ανταλλαγής που συνοδεύονται από το σχηματισμό ιζήματος, αερίου ή ουσίας χαμηλής διάστασης (νερό) και όλες τις αντιδράσεις καύσης.

2. Οι αναστρέψιμες αντιδράσεις υπό αυτές τις συνθήκες προχωρούν ταυτόχρονα σε δύο αντίθετες κατευθύνσεις. Οι περισσότερες από αυτές τις αντιδράσεις είναι.

Στην οργανική χημεία, το σημάδι της αναστρεψιμότητας αντανακλάται στα ονόματα - αντώνυμα των διεργασιών:

Υδρογόνωση - αφυδρογόνωση,

Ενυδάτωση - αφυδάτωση,

Πολυμερισμός - αποπολυμερισμός.

Όλες οι αντιδράσεις εστεροποίησης είναι αναστρέψιμες (η αντίθετη διαδικασία, όπως γνωρίζετε, ονομάζεται υδρόλυση) και υδρόλυση πρωτεϊνών, εστέρων, υδατανθράκων, πολυνουκλεοτιδίων. Η αναστρεψιμότητα αυτών των διεργασιών αποτελεί τη βάση της πιο σημαντικής ιδιότητας ενός ζωντανού οργανισμού - του μεταβολισμού.

VII. Σύμφωνα με τον μηχανισμό ροής, υπάρχουν:

1. Οι ριζικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα μεταξύ των ριζών και των μορίων που σχηματίζονται κατά την αντίδραση.

Όπως ήδη γνωρίζετε, σε όλες τις αντιδράσεις σπάνε παλιοί χημικοί δεσμοί και σχηματίζονται νέοι χημικοί δεσμοί. Η μέθοδος διάσπασης του δεσμού στα μόρια της αρχικής ουσίας καθορίζει τον μηχανισμό (διαδρομή) της αντίδρασης. Εάν η ουσία σχηματίζεται από έναν ομοιοπολικό δεσμό, τότε μπορεί να υπάρχουν δύο τρόποι διάσπασης αυτού του δεσμού: αιμολυτικός και ετερολυτικός. Για παράδειγμα, για τα μόρια των Cl 2 , CH 4 κ.λπ., πραγματοποιείται αιμολυτική ρήξη δεσμών, θα οδηγήσει στο σχηματισμό σωματιδίων με ασύζευκτα ηλεκτρόνια, δηλαδή ελεύθερες ρίζες.

Οι ρίζες σχηματίζονται συχνότερα όταν διασπώνται δεσμοί στους οποίους τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων κατανέμονται περίπου ίσα μεταξύ των ατόμων (μη πολικός ομοιοπολικός δεσμός), αλλά πολλοί πολικοί δεσμοί μπορούν επίσης να σπάσουν με παρόμοιο τρόπο, ιδίως όταν η αντίδραση λαμβάνει χώρα σε την αέρια φάση και υπό την επίδραση του φωτός, όπως, για παράδειγμα, στην περίπτωση των διεργασιών που συζητήθηκαν παραπάνω - η αλληλεπίδραση C 12 και CH 4 - . Οι ρίζες είναι εξαιρετικά αντιδραστικές, καθώς τείνουν να ολοκληρώσουν το στρώμα ηλεκτρονίων τους παίρνοντας ένα ηλεκτρόνιο από άλλο άτομο ή μόριο. Για παράδειγμα, όταν μια ρίζα χλωρίου συγκρούεται με ένα μόριο υδρογόνου, σπάει το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων που δεσμεύει τα άτομα υδρογόνου και σχηματίζει έναν ομοιοπολικό δεσμό με ένα από τα άτομα υδρογόνου. Το δεύτερο άτομο υδρογόνου, που γίνεται ρίζα, σχηματίζει ένα κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων με το ασύζευκτο ηλεκτρόνιο του ατόμου χλωρίου από το μόριο Cl 2 που καταρρέει, με αποτέλεσμα μια ρίζα χλωρίου που επιτίθεται σε ένα νέο μόριο υδρογόνου κ.λπ.

Οι αντιδράσεις, οι οποίες είναι μια αλυσίδα διαδοχικών μετασχηματισμών, ονομάζονται αλυσιδωτές αντιδράσεις. Για την ανάπτυξη της θεωρίας των αλυσιδωτών αντιδράσεων, δύο εξαιρετικοί χημικοί - ο συμπατριώτης μας N. N. Semenov και ο Άγγλος S. A. Hinshelwood τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ.
Η αντίδραση υποκατάστασης μεταξύ χλωρίου και μεθανίου εξελίσσεται παρόμοια:

Οι περισσότερες από τις αντιδράσεις καύσης οργανικών και ανόργανων ουσιών, η σύνθεση νερού, αμμωνίας, ο πολυμερισμός αιθυλενίου, χλωριούχου βινυλίου κ.λπ. προχωρούν σύμφωνα με τον ριζικό μηχανισμό.

2. Οι ιοντικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα μεταξύ ιόντων που υπάρχουν ήδη ή σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης.

Τυπικές ιοντικές αντιδράσεις είναι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ ηλεκτρολυτών στο διάλυμα. Τα ιόντα σχηματίζονται όχι μόνο κατά τη διάσπαση των ηλεκτρολυτών σε διαλύματα, αλλά και υπό τη δράση ηλεκτρικών εκκενώσεων, θέρμανσης ή ακτινοβολίας. Οι ακτίνες γ, για παράδειγμα, μετατρέπουν τα μόρια του νερού και του μεθανίου σε μοριακά ιόντα.

Σύμφωνα με έναν άλλο ιοντικό μηχανισμό, υπάρχουν αντιδράσεις προσθήκης υδραλογονιδίων, υδρογόνου, αλογόνων σε αλκένια, οξείδωση και αφυδάτωση αλκοολών, αντικατάσταση υδροξυλίου αλκοόλης από αλογόνο. αντιδράσεις που χαρακτηρίζουν τις ιδιότητες των αλδεΰδων και των οξέων. Τα ιόντα σε αυτή την περίπτωση σχηματίζονται με ετερολυτική θραύση ομοιοπολικών πολικών δεσμών.

VIII. Ανάλογα με το είδος της ενέργειας

ξεκινώντας την αντίδραση, υπάρχουν:

1. Φωτοχημικές αντιδράσεις. Ξεκινούν από φωτεινή ενέργεια. Εκτός από τις παραπάνω φωτοχημικές διεργασίες σύνθεσης HCl ή αντίδρασης μεθανίου με χλώριο, περιλαμβάνουν την παραγωγή όζοντος στην τροπόσφαιρα ως δευτερογενή ατμοσφαιρικό ρύπο. Σε αυτή την περίπτωση, το μονοξείδιο του αζώτου (IV) δρα ως το πρωτεύον, το οποίο σχηματίζει ρίζες οξυγόνου υπό τη δράση του φωτός. Αυτές οι ρίζες αλληλεπιδρούν με μόρια οξυγόνου, με αποτέλεσμα το όζον.

Ο σχηματισμός του όζοντος συνεχίζεται όσο υπάρχει αρκετό φως, αφού το ΝΟ μπορεί να αλληλεπιδράσει με μόρια οξυγόνου για να σχηματίσει το ίδιο NO 2 . Η συσσώρευση όζοντος και άλλων δευτερογενών ατμοσφαιρικών ρύπων μπορεί να οδηγήσει σε φωτοχημική αιθαλομίχλη.

Αυτός ο τύπος αντίδρασης περιλαμβάνει επίσης την πιο σημαντική διαδικασία που συμβαίνει στα φυτικά κύτταρα - τη φωτοσύνθεση, το όνομα της οποίας μιλάει από μόνο του.

2. Αντιδράσεις ακτινοβολίας. Εκκινούνται από ακτινοβολία υψηλής ενέργειας - ακτίνες Χ, πυρηνική ακτινοβολία (ακτίνες γ, σωματίδια α - He 2+ κ.λπ.). Με τη βοήθεια αντιδράσεων ακτινοβολίας πραγματοποιείται ταχύτατος ραδιοπολυμερισμός, ραδιόλυση (αποσύνθεση ακτινοβολίας) κ.λπ.

Για παράδειγμα, αντί για παραγωγή δύο σταδίων φαινόλης από βενζόλιο, μπορεί να ληφθεί με την αλληλεπίδραση του βενζολίου με το νερό υπό τη δράση της ακτινοβολίας. Σε αυτή την περίπτωση, οι ρίζες [OH] και [H] σχηματίζονται από μόρια νερού, με τα οποία το βενζόλιο αντιδρά για να σχηματίσει φαινόλη:

C 6 H 6 + 2 [OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O

Ο βουλκανισμός από καουτσούκ μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς θείο χρησιμοποιώντας ραδιοβουλκανισμό και το καουτσούκ που προκύπτει δεν θα είναι χειρότερο από το παραδοσιακό καουτσούκ.

3. Ηλεκτροχημικές αντιδράσεις. Εκκινούνται από ηλεκτρικό ρεύμα. Εκτός από τις πολύ γνωστές σε εσάς αντιδράσεις ηλεκτρόλυσης, υποδεικνύουμε επίσης τις αντιδράσεις ηλεκτροσύνθεσης, για παράδειγμα, τις αντιδράσεις της βιομηχανικής παραγωγής ανόργανων οξειδωτικών

4. Θερμοχημικές αντιδράσεις. Ξεκινούν από τη θερμική ενέργεια. Αυτές περιλαμβάνουν όλες τις ενδόθερμες αντιδράσεις και πολλές εξώθερμες αντιδράσεις που απαιτούν μια αρχική παροχή θερμότητας, δηλαδή την έναρξη της διαδικασίας.

Η παραπάνω ταξινόμηση των χημικών αντιδράσεων αντικατοπτρίζεται στο διάγραμμα.

Η ταξινόμηση των χημικών αντιδράσεων, όπως όλες οι άλλες ταξινομήσεις, είναι υπό όρους. Οι επιστήμονες συμφώνησαν να χωρίσουν τις αντιδράσεις σε συγκεκριμένους τύπους ανάλογα με τα σημάδια που εντόπισαν. Αλλά οι περισσότεροι χημικοί μετασχηματισμοί μπορούν να αποδοθούν σε διαφορετικούς τύπους. Για παράδειγμα, ας χαρακτηρίσουμε τη διαδικασία σύνθεσης αμμωνίας.

Αυτή είναι μια σύνθετη αντίδραση, οξειδοαναγωγική, εξώθερμη, αναστρέψιμη, καταλυτική, ετερογενής (ακριβέστερα, ετερογενής καταλυτική), που προχωρά με μείωση της πίεσης στο σύστημα. Για την επιτυχή διαχείριση της διαδικασίας πρέπει να ληφθούν υπόψη όλες οι παραπάνω πληροφορίες. Μια συγκεκριμένη χημική αντίδραση είναι πάντα πολυ-ποιοτική, χαρακτηρίζεται από διαφορετικά χαρακτηριστικά.

Τμήμα Παιδείας της Περιφέρειας Ιβάνοβο

Περιφερειακό Κρατικό Προϋπολογιστικό Επαγγελματικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα

Νότιο Τεχνολογικό Κολλέγιο

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ

ΑΝΟΙΧΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ

Σχετικά με το θέμα:

« Ταξινόμηση χημικών αντιδράσεων»

Εισηγητής: Vdovin Yu.A.

Καλά:Εγώ

Όμιλος: 39-40

Yuzha - 2017

Θέμα μαθήματος:	Ταξινόμηση χημικών αντιδράσεων
Στόχοι μαθήματος:	Να επεκτείνετε και να εμβαθύνετε τις γνώσεις για τις χημικές αντιδράσεις, να τις συγκρίνετε με άλλους τύπους φαινομένων. Μάθετε να επισημαίνετε τα βασικά χαρακτηριστικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βάση για την ταξινόμηση των χημικών αντιδράσεων. Εξετάστε την ταξινόμηση των χημικών αντιδράσεων σύμφωνα με διάφορα κριτήρια.
Στόχοι μαθήματος:	1. Εκπαιδευτικό - συστηματοποίηση, γενίκευση και εμβάθυνση των γνώσεων των μαθητών για τις χημικές αντιδράσεις και την ταξινόμησή τους, ανάπτυξη δεξιοτήτων ανεξάρτητης εργασίας, ικανότητα σύνταξης εξισώσεων αντίδρασης και καθορισμού συντελεστών, ένδειξη τύπων αντιδράσεων, εξαγωγή συμπερασμάτων και γενικεύσεων. 2. Ανάπτυξη - ανάπτυξη κουλτούρας λόγου χρησιμοποιώντας χημικούς όρους και τύπους, ανάπτυξη γνωστικών ικανοτήτων, σκέψης, προσοχής. 3. Εκπαιδευτικό - εκπαίδευση της ανεξαρτησίας, της επιμονής, της προσοχής, της ανοχής.
Τύπος μαθήματος:	Σε συνδυασμό
Εξοπλισμός και αντιδραστήρια:	Αντιδραστήρια: Νιτρικό αμμώνιο, υδροξείδιο του νατρίου, υδροξείδιο του αμμωνίου, θειικός χαλκός (II), ανθρακικό νάτριο, υδροχλωρικό οξύ, εξακυανοφερρικό κάλιο (III), χλωριούχος σίδηρος (III), υπερμαγγανικό κάλιο, θειικό οξύ, αιθανόλη. Εξοπλισμός: Δοκιμαστικοί σωλήνες, μπουκάλια με διαλύματα, σιφώνια, βάσεις, πιάτο Petri, πορσελάνινο δοχείο εξάτμισης, γυάλινη ράβδος, βαμβάκι, μεταλλικός δίσκος.
ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ	Λεκτική (συνομιλία, εξήγηση) Μέθοδοι μάθησης βάσει προβλημάτων, εργαστηριακή εμπειρία.
Μορφές εργασίας:	ατομικός, μετωπικός.

Πλάνο μαθήματος:

Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων:

1. Οργανωτική στιγμή (1 λεπτό)

Ενας χαιρετισμός;

Β) Προφυλάξεις ασφαλείας.

2. Κίνητρο (2 λεπτά)

Εισαγωγή:

Ένας τεράστιος αριθμός αντιδράσεων λαμβάνουν χώρα στον κόσμο γύρω μας. Εδώ απλώς καθόμαστε, στεκόμαστε, πηγαίνουμε κάπου, και σε κάθε κύτταρο του σώματός μας κάθε δευτερόλεπτο υπάρχουν δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες μετατροπές μιας ουσίας σε μια άλλη.

Σχεδόν τόσο καλό όσο ένας ζωντανός οργανισμός και άψυχη ύλη. Κάπου τώρα, ακριβώς αυτή τη στιγμή, λαμβάνει χώρα ένας χημικός κύκλος: μερικά μόρια εξαφανίζονται, άλλα προκύπτουν και αυτές οι διαδικασίες δεν σταματούν ποτέ.

Αν όλα αυτά σταματούσαν ξαφνικά, ο κόσμος θα σιωπούσε. Πώς να έχετε κατά νου την ποικιλομορφία των χημικών διεργασιών, πώς να τις περιηγηθείτε πρακτικά; Πώς καταφέρνουν οι βιολόγοι να περιηγηθούν στην ποικιλομορφία των ζωντανών οργανισμών; (δημιουργώντας μια προβληματική κατάσταση).

Προτεινόμενη απάντηση: Σε οποιαδήποτε επιστήμη, χρησιμοποιείται μια τεχνική ταξινόμησης που επιτρέπει σε κάποιον να χωρίσει ολόκληρο το σύνολο των αντικειμένων σε ομάδες σύμφωνα με κοινά χαρακτηριστικά.

Ας διατυπώσουμε το θέμα του μαθήματος: Ταξινόμηση χημικών αντιδράσεων.

Κάθε μάθημα πρέπει να έχει στόχους.

Ας διατυπώσουμε τους στόχους του σημερινού μαθήματος;

Τι πρέπει να λάβουμε υπόψη;

Τι αξίζει να μάθετε;

Εξετάστε πιθανές ταξινομήσεις χημικών αντιδράσεων.

Μάθετε να επισημαίνετε τα σημάδια με τα οποία γίνεται η ταξινόμηση των αντιδράσεων.

Ποια είναι η χρήση της ταξινόμησης χημικών αντιδράσεων;

Προτεινόμενη απάντηση:Βοηθά στη γενίκευση, τη δομή της γνώσης για τις χημικές διεργασίες, την ανάδειξη κάτι κοινό και την πρόβλεψη, με βάση την υπάρχουσα γνώση, κάτι άλλο άγνωστο, αλλά παρόμοιο με το γνωστό.

Και πού μπορεί να εφαρμοστεί η γνώση της ταξινόμησης των χημικών αντιδράσεων στην πρακτική σας;

Προτεινόμενη απάντηση:ορισμένες κατηγορίες χημικών αντιδράσεων μπορούν να μας φανούν χρήσιμες σε πρακτικές δραστηριότητες. Για παράδειγμα, ένα τόσο σημαντικό φαινόμενο για εσάς όπως η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση βασίζεται σε διεργασίες οξειδοαναγωγής. Νομίζω ότι η έννοια των "Γαλβανικών κυττάρων" σας είναι οδυνηρά οικεία!

Επιπλέον, η γνώση της κατηγορίας της χημικής αντίδρασης μιας διεργασίας μπορεί να βοηθήσει στη διαχείριση αυτής της διαδικασίας.

3. Πραγματοποίηση της γνώσης (6 λεπτά)

Α) Εργασία με κάρτες για τη διαφορά μεταξύ φυσικών διεργασιών και χημικών αντιδράσεων (2 λεπτά).

Η εργασία εκτελείται από μαθητή σε μαγνητικό πίνακα και παράλληλα με ομαδική παρουσίαση.

Ρίξτε μια ματιά σε αυτά τα γνωστά σε όλους σας φαινόμενα. Χωρίστε τα σε ομάδες. Ονομάστε τις ομάδες και ορίστε κάθε ομάδα.

Β) Επανάληψη προληπτικών μέτρων ασφαλείας

Διεξαγωγή εργαστηριακών πειραμάτων (3 λεπτά)

Και πώς μπορούμε να ξέρουμε ότι έχουμε μια χημική αντίδραση σε εξέλιξη;

Προτεινόμενη απάντηση #1: Κριτήρια.

Προτεινόμενη απάντηση #2: Κατακρήμνιση, απελευθέρωση αερίου κ.λπ.

Και τώρα σας προτείνω να βουτήξετε στην ατμόσφαιρα του εμπειρισμού και να είστε πειραματιστές. Μπροστά σας είναι δοκιμαστικοί σωλήνες και μπουκάλια με αντιδραστήρια. Στον τομέα εργασίας, στην εργασία Νο. 2, υποδεικνύονται οι μέθοδοι εμπειρίας. Κάντε αυτά τα πειράματα. Καταγράψτε τα αποτελέσματα των πειραμάτων σας στον πίνακα «Σημεία χημικών αντιδράσεων».

	Σημάδι διαρροής	Σχέδιο αντίδρασης
	Η εμφάνιση μιας μυρωδιάς
	Κατακρήμνιση
	Διάλυση του ιζήματος
	Εξέλιξη αερίου
	Αλλαγή χρώματος
	εκπομπή φωτός
	Επιλογή ή απορρόφηση θερμότητας

4 . Εκμάθηση νέου υλικού (15 min)

Έχουμε δει ότι οι χημικές αντιδράσεις συχνά συνοδεύονται από αποτελέσματα. Ορισμένα παρόμοια αποτελέσματα λαμβάνονται ως βάση για διάφορους τύπους ταξινόμησης ...

Ναι, οι χημικές αντιδράσεις ταξινομούνται σε διαφορετικούς τύπους, επομένως η ίδια χημική αντίδραση μπορεί να εξεταστεί και να ταξινομηθεί με διαφορετικούς τρόπους.

Α) Ταξινόμηση ανάλογα με τον αριθμό και τη σύνθεση των αντιδραστηρίων και των προϊόντων τους:

Συνδέσεις

επεκτάσεις

Αντικαταστάσεις

Μια διαφάνεια δείχνει παραδείγματα χημικών αντιδράσεων.

Τα παιδιά συγκρίνουν τις εξισώσεις αντίδρασης και διατυπώνουν ορισμούς τάξεων με βάση αυτή τη συγκριτική ανάλυση. Το ίδιο συμβαίνει και με άλλους τύπους.

Β) Με θερμική επίδραση

εξώθερμος

Ενδόθερμος

Β) Με αλλαγή του βαθμού οξείδωσης

οξειδοαναγωγής

Καμία αλλαγή στην κατάσταση οξείδωσης

Δ) Κατά σύσταση φάσης

ομοιογενής

Ετερογενής

Δ) Περί χρήσης καταλύτη

καταλυτικός

Μη καταλυτικό

Ε) Κατεύθυνση:

αναστρεπτός

μη αναστρέψιμη

5. Εφαρμογή και εμπέδωση γνώσεων (15 λεπτά)

Και τώρα ήρθε η ώρα να εφαρμόσουμε τις γνώσεις μας.

Τα παιδιά εκτελούν εργασίες 3-5 του πεδίου εργασίας.

3. Απέναντι από κάθε όρο που σχετίζεται με την κατηγορία των χημικών αντιδράσεων, επικολλήστε τον επιθυμητό ορισμό.

Αντιδράσεις σύνδεσης	Αντιδράσεις κατά τις οποίες δύο ή περισσότερες ουσίες σχηματίζουν μία ένωση
Αντιδράσεις αποσύνθεσης	Αντιδράσεις κατά τις οποίες σχηματίζονται πολλές νέες ουσίες από μια σύνθετη ουσία.
Αντιδράσεις υποκατάστασης	Αντιδράσεις κατά τις οποίες άτομα μιας απλής ουσίας αντικαθιστούν τα άτομα ενός από τα στοιχεία μιας σύνθετης ουσίας.
Αντιδράσεις ανταλλαγής	Αντιδράσεις κατά τις οποίες δύο ενώσεις ανταλλάσσουν τα συστατικά τους.
εξώθερμες αντιδράσεις	Αντιδράσεις που προχωρούν με την απελευθέρωση θερμότητας.
Ενδόθερμες αντιδράσεις	Αντιδράσεις που προχωρούν με την απορρόφηση θερμότητας.
καταλυτικές αντιδράσεις	Αντιδράσεις που γίνονται με τη συμμετοχή καταλύτη.
Μη καταλυτικές αντιδράσεις	Αντιδράσεις που γίνονται χωρίς καταλύτη.
οξειδοαναγωγής	Αντιδράσεις που συμβαίνουν με αλλαγή των καταστάσεων οξείδωσης των στοιχείων που σχηματίζουν τις ουσίες που εμπλέκονται στην αντίδραση.
Αναστρέψιμες αντιδράσεις	Χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν ταυτόχρονα σε δύο αντίθετες κατευθύνσεις - προς τα εμπρός και προς τα πίσω.
μη αναστρέψιμες αντιδράσεις	Χημικές αντιδράσεις, με αποτέλεσμα οι αρχικές ουσίες να μετατρέπονται σχεδόν πλήρως σε τελικά προϊόντα.
Ομοιογενείς αντιδράσεις	Αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα σε ένα ομοιογενές μέσο, ​​όπως ένα μείγμα αερίων ή διαλυμάτων.
ετερογενείς αντιδράσεις	Αντιδράσεις που συμβαίνουν μεταξύ ουσιών σε ετερογενές περιβάλλον.

Ο έλεγχος της εργασίας πραγματοποιείται στη διαφάνεια της παρουσίασης.

4. Συσχετίστε τις χημικές αντιδράσεις με την κατηγορία τους:

Αντιδράσεις σύνδεσης
Αντιδράσεις αποσύνθεσης
Αντιδράσεις υποκατάστασης
Αντιδράσεις ανταλλαγής
εξώθερμες αντιδράσεις

Χημικές αντιδράσεις (χημικά φαινόμενα)- πρόκειται για διεργασίες ως αποτέλεσμα των οποίων άλλες σχηματίζονται από ορισμένες ουσίες, που διαφέρουν από τις αρχικές ως προς τη σύνθεση ή τη δομή. Κατά τη διάρκεια των χημικών αντιδράσεων, δεν υπάρχει αλλαγή στον αριθμό των ατόμων ενός ή άλλου στοιχείου, η αλληλομετατροπή των ισοτόπων.

Η ταξινόμηση των χημικών αντιδράσεων είναι πολύπλευρη, μπορεί να βασίζεται σε διάφορα χαρακτηριστικά: τον αριθμό και τη σύνθεση των αντιδρώντων και των προϊόντων αντίδρασης, τη θερμική επίδραση, την αναστρεψιμότητα κ.λπ.

I. Ταξινόμηση των αντιδράσεων ανάλογα με τον αριθμό και τη σύσταση των αντιδρώντων

A. Αντιδράσεις που συμβαίνουν χωρίς αλλαγή της ποιοτικής σύνθεσης της ουσίας . Πρόκειται για πολυάριθμους αλλοτροπικούς μετασχηματισμούς απλών ουσιών (για παράδειγμα, οξυγόνο ↔ όζον (3O 2 ↔ 2O 3), λευκός κασσίτερος ↔ γκρίζος κασσίτερος). μετάβαση με αλλαγή της θερμοκρασίας ορισμένων στερεών από τη μια κρυσταλλική κατάσταση στην άλλη - πολυμορφικούς μετασχηματισμούς(για παράδειγμα, οι κόκκινοι κρύσταλλοι ιωδιούχου υδραργύρου (II), όταν θερμαίνονται, μετατρέπονται σε κίτρινη ουσία της ίδιας σύνθεσης, όταν ψύχονται, συμβαίνει η αντίστροφη διαδικασία). αντιδράσεις ισομερισμού (για παράδειγμα, NH 4 OCN ↔ (NH 2) 2 CO), κ.λπ.

Β. Αντιδράσεις που συμβαίνουν με αλλαγή στη σύνθεση των αντιδρώντων.

Αντιδράσεις σύνδεσηςΑντιδράσεις στις οποίες δύο ή περισσότερες πρώτες ύλες σχηματίζουν μια νέα ένωση. Οι πρώτες ουσίες μπορεί να είναι απλές και σύνθετες, για παράδειγμα:

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.

Αντιδράσεις αποσύνθεσηςείναι αντιδράσεις κατά τις οποίες δύο ή περισσότερες νέες ουσίες σχηματίζονται από μια αρχική σύνθετη ουσία. Οι ουσίες που σχηματίζονται σε αντιδράσεις αυτού του τύπου μπορεί να είναι απλές και σύνθετες, για παράδειγμα:

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

Αντιδράσεις υποκατάστασης- Πρόκειται για διαδικασίες κατά τις οποίες άτομα μιας απλής ουσίας αντικαθιστούν τα άτομα ενός στοιχείου σε μια σύνθετη ουσία. Δεδομένου ότι μια απλή ουσία εμπλέκεται αναγκαστικά στις αντιδράσεις υποκατάστασης ως ένα από τα αντιδραστήρια, σχεδόν όλοι οι μετασχηματισμοί αυτού του τύπου είναι οξειδοαναγωγής, για παράδειγμα:

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.

Αντιδράσεις ανταλλαγήςείναι αντιδράσεις κατά τις οποίες δύο ενώσεις ανταλλάσσουν τα συστατικά τους. Οι αντιδράσεις ανταλλαγής μπορούν να πραγματοποιηθούν απευθείας μεταξύ δύο αντιδραστηρίων χωρίς τη συμμετοχή διαλύτη, για παράδειγμα: H 2 SO 4 + 2KOH \u003d K 2 SO 4 + 2H 2 O · SiO 2 (tv) + 4HF (g) \u003d SiF 4 + 2Η 2 Ο.

Οι αντιδράσεις ανταλλαγής που συμβαίνουν σε διαλύματα ηλεκτρολυτών ονομάζονται αντιδράσεις ανταλλαγής ιόντων. Τέτοιες αντιδράσεις είναι δυνατές μόνο εάν μία από τις σχηματιζόμενες ουσίες είναι ένας ασθενής ηλεκτρολύτης, απελευθερώνεται από τη σφαίρα της αντίδρασης με τη μορφή αερίου ή ελάχιστα διαλυτής ουσίας (κανόνας Berthollet):

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

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

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

II. Ταξινόμηση των αντιδράσεων με θερμική επίδραση

ΑΛΛΑ. Αντιδράσεις που προχωρούν με την απελευθέρωση θερμικής ενέργειας –εξώθερμες αντιδράσεις (+ Q).

ΣΙ. Αντιδράσεις που προχωρούν με την απορρόφηση θερμότητας –ενδόθερμες αντιδράσεις (-Q).

θερμική επίδρασηΗ αντίδραση αναφέρεται στην ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται ή απορροφάται ως αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης. Η εξίσωση αντίδρασης στην οποία υποδεικνύεται η θερμική της επίδραση ονομάζεται θερμοχημική.Η τιμή της θερμικής επίδρασης της αντίδρασης δίνεται εύκολα ανά 1 mol ενός από τους συμμετέχοντες στην αντίδραση, επομένως, στις θερμοχημικές εξισώσεις μπορεί κανείς συχνά να βρει κλασματικούς συντελεστές:

1/2N 2 (g) + 3/2H2 (g) = NH 3 (g) + 46,2 kJ / mol.

Εξώθερμες είναι όλες οι αντιδράσεις καύσης, η συντριπτική πλειοψηφία των αντιδράσεων οξείδωσης και συνδυασμού. Οι αντιδράσεις αποσύνθεσης απαιτούν συνήθως ενέργεια.

Διάλεξη 2

Χημικές αντιδράσεις. Ταξινόμηση χημικών αντιδράσεων.

Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής

Οι ουσίες που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους υφίστανται διάφορες αλλαγές και μετασχηματισμούς. Για παράδειγμα, ο άνθρακας καίγεται για να σχηματίσει διοξείδιο του άνθρακα. Το βηρύλλιο, αλληλεπιδρώντας με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο, μετατρέπεται σε οξείδιο του βηρυλλίου.

Χημικά ονομάζονται τα φαινόμενα στα οποία κάποιες ουσίες μετατρέπονται σε άλλες που διαφέρουν από την αρχική σε σύσταση και ιδιότητες και ταυτόχρονα δεν υπάρχει αλλαγή στη σύσταση των πυρήνων των ατόμων. Οξείδωση σιδήρου, καύση, λήψη μετάλλων από μεταλλεύματα - όλα αυτά είναι χημικά φαινόμενα.

Πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ χημικών και φυσικών φαινομένων.

Κατά τη διάρκεια φυσικών φαινομένων, η μορφή ή η φυσική κατάσταση μιας ουσίας αλλάζει ή σχηματίζονται νέες ουσίες λόγω αλλαγών στη σύνθεση των πυρήνων των ατόμων. Για παράδειγμα, όταν η αέρια αμμωνία αλληλεπιδρά με το υγρό άζωτο, η αμμωνία περνά πρώτα σε υγρό και μετά σε στερεή κατάσταση. Αυτό δεν είναι χημικό, αλλά φυσικό φαινόμενο, γιατί. η σύνθεση της ουσίας δεν αλλάζει. Μερικά φαινόμενα που οδηγούν στην εκπαίδευση. Οι νέες ουσίες ταξινομούνται ως φυσικές. Τέτοιες, για παράδειγμα, είναι οι πυρηνικές αντιδράσεις, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται άτομα άλλων από τους πυρήνες ενός στοιχείου.

Φυσικά φαινόμενα, γιατί και τα χημικά είναι ευρέως διαδεδομένα: η ροή ηλεκτρικού ρεύματος μέσω ενός μεταλλικού αγωγού, η σφυρηλάτηση και η τήξη μετάλλου, η απελευθέρωση θερμότητας, η μετατροπή του νερού σε πάγο ή ατμό. Και τα λοιπά.

Τα χημικά φαινόμενα συνοδεύονται πάντα από φυσικά. Για παράδειγμα, κατά την καύση του μαγνησίου, απελευθερώνεται θερμότητα και φως, σε ένα γαλβανικό στοιχείο, ως αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης, προκύπτει ηλεκτρικό ρεύμα.

Σύμφωνα με την ατομική και μοριακή θεωρία και τον νόμο διατήρησης της μάζας μιας ουσίας, από τα άτομα των ουσιών που έχουν εισέλθει σε μια αντίδραση, σχηματίζονται νέες ουσίες, απλές και σύνθετες, και ο συνολικός αριθμός ατόμων του καθενός το στοιχείο παραμένει πάντα σταθερό.

Χημικά φαινόμενα συμβαίνουν λόγω της ροής των χημικών αντιδράσεων.

Οι χημικές αντιδράσεις ταξινομούνται σύμφωνα με διάφορα κριτήρια.

1. Με βάση την απελευθέρωση ή την απορρόφηση θερμότητας. Οι αντιδράσεις που απελευθερώνουν θερμότητα ονομάζονται εξώθερμες. Για παράδειγμα, η αντίδραση του σχηματισμού υδροχλωρίου από υδρογόνο και χλώριο:

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

Οι αντιδράσεις που απορροφούν θερμότητα από το περιβάλλον ονομάζονται ενδόθερμες. Για παράδειγμα, η αντίδραση του σχηματισμού μονοξειδίου του αζώτου (II) από άζωτο και οξυγόνο, η οποία προχωρά σε υψηλή θερμοκρασία:

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

Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται ή απορροφάται ως αποτέλεσμα της αντίδρασης ονομάζεται θερμική επίδραση της αντίδρασης. Ο κλάδος της χημείας που μελετά τις θερμικές επιδράσεις των χημικών αντιδράσεων ονομάζεται θερμοχημεία. Θα μιλήσουμε για αυτό λεπτομερώς όταν μελετήσουμε την ενότητα "Ενέργεια Χημικών Αντιδράσεων".

2. Σύμφωνα με την αλλαγή στον αριθμό των αρχικών και τελικών ουσιών, οι αντιδράσεις χωρίζονται στους ακόλουθους τύπους: σύνδεση, αποσύνθεση και ανταλλαγή .

Οι αντιδράσεις κατά τις οποίες δύο ή περισσότερες ουσίες σχηματίζουν μια νέα ουσία ονομάζονται σύνθετες αντιδράσεις :

Για παράδειγμα, η αλληλεπίδραση του υδροχλωρίου με την αμμωνία:

HCI + NH3 = NH4CI

Ή καύση μαγνησίου:

2Mg + O2 = 2MgO

Οι αντιδράσεις κατά τις οποίες σχηματίζονται πολλές νέες ουσίες από μία ουσία ονομάζονται αντιδράσεις αποσύνθεσης .

Για παράδειγμα, η αντίδραση αποσύνθεσης υδροϊωδίου

2HI \u003d H 2 + I 2

Ή αποσύνθεση υπερμαγγανικού καλίου:

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

Οι αντιδράσεις μεταξύ απλών και σύνθετων ουσιών, ως αποτέλεσμα των οποίων τα άτομα μιας απλής ουσίας αντικαθιστούν τα άτομα ενός από τα στοιχεία μιας σύνθετης ουσίας ονομάζονται αντιδράσεις υποκατάστασης.

Για παράδειγμα, αντικατάσταση του μολύβδου με ψευδάργυρο σε νιτρικό μόλυβδο (II):

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

Ή αντικαθιστώντας το βρώμιο με χλώριο:

2NaBr + CI 2 = 2NaCI + Br 2

Οι αντιδράσεις κατά τις οποίες δύο ουσίες ανταλλάσσουν τα συστατικά τους για να σχηματίσουν δύο νέες ουσίες ονομάζονται αντιδράσεις ανταλλαγής . Για παράδειγμα, η αλληλεπίδραση του οξειδίου του αργιλίου με το θειικό οξύ:

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

Ή η αλληλεπίδραση χλωριούχου ασβεστίου με νιτρικό άργυρο:

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

3. Με βάση την αναστρεψιμότητα, οι αντιδράσεις χωρίζονται σε αναστρέψιμες και μη αναστρέψιμες.

4. Με βάση μια αλλαγή στην κατάσταση οξείδωσης των ατόμων που αποτελούν τα αντιδρώντα, υπάρχουν αντιδράσεις που συμβαίνουν χωρίς αλλαγή της κατάστασης οξείδωσης των ατόμων και αντιδράσεις οξειδοαναγωγής (με αλλαγή στην κατάσταση οξείδωσης των ατόμων).

Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Οι σημαντικότεροι οξειδωτικοί και αναγωγικοί παράγοντες. Μέθοδοι επιλογής συντελεστών στις αντιδράσεις

οξειδοαναγωγής

Όλες οι χημικές αντιδράσεις μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους. Ο πρώτος τύπος περιλαμβάνει αντιδράσεις που συμβαίνουν χωρίς να αλλάζουν οι καταστάσεις οξείδωσης των ατόμων που αποτελούν τα αντιδρώντα.

για παράδειγμα

HNO 3 + NaOH = NaNO 3 + H3O

BaCI 2 + K 2 SO4 = BaSO 4 + 2KCI

Ο δεύτερος τύπος περιλαμβάνει χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν με μια αλλαγή στις καταστάσεις οξείδωσης όλων ή ορισμένων στοιχείων:

2KCIO 3 = 2KICI+3O2

2KBr+CI2=Br 2 +2KCI

Εδώ, στην πρώτη αντίδραση, τα άτομα του χλωρίου και του οξυγόνου αλλάζουν την κατάσταση οξείδωσης και στη δεύτερη, τα άτομα βρωμίου και χλωρίου.

Οι αντιδράσεις που συμβαίνουν με μια αλλαγή στην κατάσταση οξείδωσης των ατόμων που αποτελούν τα αντιδρώντα ονομάζονται αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.

Η αλλαγή στην κατάσταση οξείδωσης σχετίζεται με το τράβηγμα ή την κίνηση των ηλεκτρονίων.

Οι κύριες διατάξεις της θεωρίας της οξειδοαναγωγής

αντιδράσεις:

1. Οξείδωση είναι η διαδικασία παραγωγής ηλεκτρονίων από ένα άτομο, ένα μόριο ή ένα ιόν.

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

2. Η ανάκτηση είναι η διαδικασία προσθήκης ηλεκτρονίων σε ένα άτομο, μόριο ή ιόν.

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

3.Τα άτομα, τα μόρια ή τα ιόντα που δίνουν ηλεκτρόνια ονομάζονται αναγωγικοί παράγοντες. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης οξειδώνονται

4. Τα άτομα, τα μόρια ή τα ιόντα που δέχονται ηλεκτρόνια ονομάζονται οξειδωτικά μέσα. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, αποκαθίστανται.

Η οξείδωση συνοδεύεται πάντα από αναγωγή και αντίστροφα, η αναγωγή συνδέεται πάντα με οξείδωση, η οποία μπορεί να εκφραστεί με την εξίσωση:

Αναγωγικός παράγοντας – e – = Οξειδωτικός παράγοντας

Οξειδωτικό + e - = Αναγωγικό

Επομένως, οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής είναι μια ενότητα δύο αντίθετων διεργασιών οξείδωσης και αναγωγής.

Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που δίνονται από τον αναγωγικό παράγοντα είναι πάντα ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που συνδέονται από τον οξειδωτικό παράγοντα.

Οι αναγωγικοί και οξειδωτικοί παράγοντες μπορεί να είναι απλές ουσίες, δηλ. που αποτελείται από ένα στοιχείο ή σύνθετο. Τυπικοί αναγωγικοί παράγοντες είναι άτομα στο εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο των οποίων υπάρχουν από ένα έως τρία ηλεκτρόνια. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει μέταλλα. Αναγωγικές ιδιότητες μπορούν επίσης να επιδεικνύουν αμέταλλα, όπως υδρογόνο, άνθρακας, βόριο κ.λπ.

Στις χημικές αντιδράσεις, δίνουν ηλεκτρόνια σύμφωνα με το σχήμα:

E - ne - \u003d E n +

Σε περιόδους με αύξηση του τακτικού αριθμού του στοιχείου, οι αναγωγικές ιδιότητες των απλών ουσιών μειώνονται, ενώ οι οξειδωτικές αυξάνονται και γίνονται μέγιστες για τα αλογόνα. Για παράδειγμα, στην τρίτη περίοδο, το νάτριο είναι ο πιο δραστικός αναγωγικός παράγοντας και το χλώριο είναι ο οξειδωτικός παράγοντας.

Στα στοιχεία των κύριων υποομάδων, οι αναγωγικές ιδιότητες αυξάνονται με την αύξηση του σειριακού αριθμού και οι οξειδωτικές ιδιότητες εξασθενούν. Στοιχεία των κύριων υποομάδων των ομάδων 4 - 7 (μη μέταλλα) μπορούν να δώσουν και να λάβουν ηλεκτρόνια, δηλ. παρουσιάζουν αναγωγικές και οξειδωτικές ιδιότητες. Εξαίρεση αποτελεί το φθόριο, το οποίο εμφανίζει μόνο οξειδωτικές ιδιότητες, γιατί έχει την υψηλότερη ηλεκτραρνητικότητα. Τα στοιχεία των δευτερευουσών υποομάδων έχουν μεταλλικό χαρακτήρα, γιατί το εξωτερικό επίπεδο των ατόμων τους περιέχει 1-2 ηλεκτρόνια. Επομένως, οι απλές ουσίες τους είναι αναγωγικοί παράγοντες.

Οι οξειδωτικές ή αναγωγικές ιδιότητες των σύνθετων ουσιών εξαρτώνται από το βαθμό οξείδωσης του ατόμου ενός δεδομένου στοιχείου.

Για παράδειγμα, KMnO 4, MnO 2, MnSO 4,

Στην πρώτη ένωση, το μαγγάνιο έχει μια μέγιστη κατάσταση οξείδωσης και δεν μπορεί πλέον να την αυξήσει, επομένως μπορεί να είναι μόνο ένας οξειδωτικός παράγοντας.

Στην τρίτη ένωση, το μαγγάνιο έχει μια ελάχιστη κατάσταση οξείδωσης· μπορεί να είναι μόνο αναγωγικός παράγοντας.

Οι πιο σημαντικοί αναγωγικοί παράγοντες : μέταλλα, υδρογόνο, άνθρακας, μονοξείδιο του άνθρακα, υδρόθειο, χλωριούχος κασσίτερος, νιτρώδες οξύ, αλδεΰδες, αλκοόλες, γλυκόζη, μυρμηκικό και οξαλικό οξύ, υδροχλωρικό οξύ, κάθοδος ηλεκτρόλυσης.

Τα σημαντικότερα οξειδωτικά : αλογόνα, υπερμαγγανικό κάλιο, διχρωμικό κάλιο, οξυγόνο, όζον, υπεροξείδιο του υδρογόνου, νιτρικό, θειικό, σεληνικά οξέα, υποχλωριώδες, υπερχλωρικά, χλωρικά, aqua regia, μείγμα συμπυκνωμένων νιτρικών και υδροφθορικών οξέων, άνοδος σε ηλεκτρολύση.

Σύνταξη εξισώσεων οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων

1.Μέθοδος ηλεκτρονικού ισοζυγίου. Σε αυτή τη μέθοδο, οι καταστάσεις οξείδωσης των ατόμων στις αρχικές και τελικές ουσίες συγκρίνονται, καθοδηγούμενες από τον κανόνα ότι ο αριθμός των ηλεκτρονίων που δίνει ο αναγωγικός παράγοντας είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που συνδέονται από τον οξειδωτικό παράγοντα. Για να συντάξετε μια εξίσωση, πρέπει να γνωρίζετε τους τύπους των αντιδρώντων και των προϊόντων αντίδρασης. Τα τελευταία προσδιορίζονται είτε με βάση τις γνωστές ιδιότητες των στοιχείων είτε εμπειρικά.

Ο χαλκός, σχηματίζοντας ένα ιόν χαλκού, δίνει δύο ηλεκτρόνια., Η κατάσταση οξείδωσής του αυξάνεται από 0 σε +2. Το ιόν παλλαδίου, συνδέοντας δύο ηλεκτρόνια, αλλάζει την κατάσταση οξείδωσης από +2 σε 0. Επομένως, το νιτρικό παλλάδιο είναι ένας οξειδωτικός παράγοντας.

Εάν καθοριστούν τόσο οι αρχικές ουσίες όσο και τα προϊόντα της αλληλεπίδρασής τους, τότε η γραφή της εξίσωσης αντίδρασης ανάγεται, κατά κανόνα, στην εύρεση και τη διάταξη των συντελεστών. Οι συντελεστές προσδιορίζονται με τη μέθοδο του ηλεκτρονικού ισοζυγίου με χρήση ηλεκτρονικών εξισώσεων. Υπολογίζουμε πώς ο αναγωγικός παράγοντας και ο οξειδωτικός παράγοντας αλλάζουν την κατάσταση οξείδωσής τους και το αντικατοπτρίζουμε στις ηλεκτρονικές εξισώσεις:

Cu 0 -2e - = Cu 2+ 1

Pd +2 +2e - =Pd 0 1

Από τις παραπάνω ηλεκτρονικές εξισώσεις φαίνεται ότι με έναν αναγωγικό παράγοντα και έναν οξειδωτικό παράγοντα, οι συντελεστές είναι ίσοι με 1.

Τελική εξίσωση αντίδρασης:

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

Για να ελέγξουμε την ορθότητα της διατυπωμένης εξίσωσης, μετράμε τον αριθμό των ατόμων στο δεξί και αριστερό μέρος της εξίσωσης. Το τελευταίο πράγμα που ελέγχουμε είναι το οξυγόνο.

αντίδραση μείωσης που προχωρά σύμφωνα με το σχήμα:

KMnO 4 + Η 3 ΤΑΧΥΔΡΟΜΕΙΟ 3 + Η 2 ΕΤΣΙ 4 →MnSO 4 + Η 3 ΤΑΧΥΔΡΟΜΕΙΟ 4 + Κ 2 ΕΤΣΙ 4 + Η 2 Ο

Λύση Αν και οι αρχικές ουσίες και τα προϊόντα της αλληλεπίδρασής τους δίνονται στην συνθήκη του προβλήματος, τότε η γραφή της εξίσωσης αντίδρασης ανάγεται, κατά κανόνα, στην εύρεση και διάταξη των συντελεστών. Οι συντελεστές προσδιορίζονται με τη μέθοδο του ηλεκτρονικού ισοζυγίου με χρήση ηλεκτρονικών εξισώσεων. Υπολογίζουμε πώς ο αναγωγικός παράγοντας και ο οξειδωτικός παράγοντας αλλάζουν την κατάσταση οξείδωσής τους και το αντικατοπτρίζουμε στις ηλεκτρονικές εξισώσεις:

αναγωγικός παράγοντας 5 │ Р 3+ - 2ē ═ R 5+ διαδικασία οξείδωσης

οξειδωτικό μέσο 2 │Mn +7 + 5 ē ═ Mn 2+ διαδικασία ανάκτησης

Ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων που δίνονται με αναγωγή πρέπει να είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που προσθέτει ο οξειδωτικός παράγοντας. Το κοινό μικρότερο πολλαπλάσιο για τα δεδομένα και τα ληφθέντα ηλεκτρόνια είναι το 10. Διαιρώντας αυτόν τον αριθμό με το 5, παίρνουμε συντελεστή 2 για το οξειδωτικό και το προϊόν αναγωγής του. Οι συντελεστές μπροστά από ουσίες των οποίων τα άτομα δεν αλλάζουν την κατάσταση οξείδωσής τους βρίσκονται με επιλογή. Η εξίσωση της αντίδρασης θα μοιάζει

2KΜnO 4 + 5Η 3 ΤΑΧΥΔΡΟΜΕΙΟ 3 + 3Η 2 ΕΤΣΙ 4 ═2MnSO 4 + 5Η 3 ΤΑΧΥΔΡΟΜΕΙΟ 4 + Κ 2 ΕΤΣΙ 4 + 3Η 2 Ω

Μέθοδος ημιαντίδρασης ή μέθοδος ιόντων-ηλεκτρονίου. Όπως υποδηλώνει το ίδιο το όνομα, αυτή η μέθοδος βασίζεται στη συλλογή ιοντικών εξισώσεων για τη διαδικασία οξείδωσης και τη διαδικασία αναγωγής.

Όταν το υδρόθειο διέρχεται από ένα οξινισμένο διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου, το βυσσινί χρώμα εξαφανίζεται και το διάλυμα γίνεται θολό.

Η εμπειρία δείχνει ότι η θολότητα του διαλύματος προκύπτει ως αποτέλεσμα του σχηματισμού θείου:

H 2 S  S + 2H +

Αυτό το σχήμα εξισώνεται με τον αριθμό των ατόμων. Για να εξισωθούν με τον αριθμό των φορτίων, πρέπει να αφαιρεθούν δύο ηλεκτρόνια από την αριστερή πλευρά, μετά την οποία μπορείτε να αντικαταστήσετε το βέλος με ένα σύμβολο ίσου

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

Αυτή είναι η πρώτη ημιαντίδραση - η διαδικασία οξείδωσης του αναγωγικού παράγοντα υδρόθειου.

Ο αποχρωματισμός του διαλύματος σχετίζεται με τη μετάβαση του MnO 4 - (βυσσινί χρώμα) σε Mn 2+ (ανοιχτό ροζ χρώμα). Αυτό μπορεί να εκφραστεί με το διάγραμμα

MnO 4 - Mn 2+

Σε ένα όξινο διάλυμα, το οξυγόνο, το οποίο είναι μέρος του MnO 4 - μαζί με τα ιόντα υδρογόνου, σχηματίζει τελικά νερό. Επομένως, η διαδικασία μετάβασης γράφεται ως

MnO 4 - + 8H + Mn 2+ + 4H 2 O

Για να αντικατασταθεί το βέλος με πρόσημο ίσου, πρέπει επίσης να εξισωθούν οι χρεώσεις. Εφόσον οι αρχικές ουσίες έχουν επτά θετικά φορτία και τα δύο τελευταία θετικά φορτία, για να πληρούνται οι συνθήκες ισότητας, πρέπει να προστεθούν πέντε ηλεκτρόνια στην αριστερή πλευρά του κυκλώματος

MnO 4 - + 8H + + 5e - Mn 2+ + 4H 2 O

Αυτή είναι μια μισή αντίδραση - η διαδικασία μείωσης του οξειδωτικού παράγοντα, δηλ. υπερμαγγανικό ιόν.

Για να συνταχθεί η γενική εξίσωση αντίδρασης, είναι απαραίτητο να προστεθούν οι εξισώσεις ημι-αντιδράσεων ανά όρο, πρώτα, εξισώνοντας τους αριθμούς των δεδομένων και των λαμβανόμενων ηλεκτρονίων. Στην περίπτωση αυτή, σύμφωνα με τον κανόνα της εύρεσης του ελάχιστου πολλαπλάσιου, προσδιορίζονται οι αντίστοιχοι παράγοντες με τους οποίους πολλαπλασιάζονται οι εξισώσεις πεδίου

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

Αφού μειώσουμε κατά 10Η+ παίρνουμε

5H 2 S + 2MnO 4 - + 6H + \u003d 5S + 2Mn 2+ + 8H 2 O ή σε μοριακή μορφή

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

Ας συγκρίνουμε και τις δύο μεθόδους. Το πλεονέκτημα της μεθόδου ημιαντίδρασης σε σύγκριση με τη μέθοδο της ισορροπίας ηλεκτρονίων είναι ότι χρησιμοποιεί όχι υποθετικά ιόντα, αλλά πραγματικά υπάρχοντα. Πράγματι, δεν υπάρχουν ιόντα Mn +7, Cr +6, S +6, S +4 στο διάλυμα. MnO 4– , Cr 2 O 7 2– , CrO 4 2– , SO 4 2– . Με τη μέθοδο ημιαντίδρασης, δεν είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε όλες τις ουσίες που σχηματίζονται. εμφανίζονται στην εξίσωση αντίδρασης κατά την εξαγωγή της.

Ταξινόμηση οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων

Υπάρχουν συνήθως τρεις τύποι οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων: διαμοριακές, ενδομοριακές αντιδράσεις και αντιδράσεις δυσαναλογίας .

Οι διαμοριακές αντιδράσεις είναι αντιδράσεις στις οποίες ο οξειδωτικός και ο αναγωγικός παράγοντας βρίσκονται σε διαφορετικές ουσίες. Αυτό περιλαμβάνει επίσης αντιδράσεις μεταξύ διαφορετικών ουσιών στις οποίες άτομα του ίδιου στοιχείου έχουν διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης:

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

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

Ενδομοριακές αντιδράσεις είναι εκείνες οι αντιδράσεις στις οποίες ο οξειδωτικός και ο αναγωγικός παράγοντας βρίσκονται στην ίδια ουσία. Σε αυτή την περίπτωση, ένα άτομο με πιο θετική κατάσταση οξείδωσης οξειδώνει ένα άτομο με χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης. Τέτοιες αντιδράσεις είναι αντιδράσεις χημικής αποσύνθεσης. Για παράδειγμα:

2NaNO 3 \u003d 2NaNO 2 + O 2

2KCIO 3 = 2KCI + 3O 2

Αυτό περιλαμβάνει επίσης την αποσύνθεση ουσιών στις οποίες άτομα του ίδιου στοιχείου έχουν διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης:

NH 4 NO 3 \u003d N 2 O + 2H 2 O

Η πορεία των αντιδράσεων δυσαναλογίας συνοδεύεται από ταυτόχρονη αύξηση και μείωση του βαθμού οξείδωσης των ατόμων του ίδιου στοιχείου. Στην περίπτωση αυτή, η αρχική ουσία σχηματίζει ενώσεις, το ένα από τα οποία περιέχει άτομα με υψηλότερο και το άλλο με χαμηλότερο βαθμό οξείδωσης. Αυτές οι αντιδράσεις είναι δυνατές για ουσίες με ενδιάμεση κατάσταση οξείδωσης. Ένα παράδειγμα είναι η μετατροπή του μαγγανικού καλίου στην οποία το μαγγάνιο έχει ενδιάμεση κατάσταση οξείδωσης +6 (από +7 σε +4). Το διάλυμα αυτού του άλατος έχει ένα όμορφο σκούρο πράσινο χρώμα (το χρώμα του ιόντος MnO 4 χημικό Χημική ουσίαπείραμα για την ανόργανη χημεία στο σύστημα μάθησης με βάση το πρόβλημα Διπλωματική εργασία >> Χημεία

Καθήκοντα" 27. Ταξινόμηση χημική ουσία αντιδράσεις. Αντιδράσεις, τα οποία πηγαίνουν χωρίς αλλαγή της σύνθεσης. 28. Ταξινόμηση χημική ουσία αντιδράσειςπου πάνε...