Хімічні реакції у неорганічній хімії. Класифікація хімічних реакцій у неорганічній хімії презентація уроку для інтерактивної дошки з хімії на тему

Класифікація хімічних реакцій у неорганічній та органічній хімії

Хімічні реакції, або хімічні явища, - це процеси, в результаті яких з одних речовин утворюються інші, що відрізняються від них за складом та (або) будовою.

При хімічних реакціях обов'язково відбувається зміна речовин, у якому рвуться старі й утворюються нові зв'язки між атомами.

Хімічні реакції слід відрізняти від ядерних реакційВ результаті хімічної реакції загальна кількість атомів кожного хімічного елемента та його ізотопний склад не змінюються. Інша річ ядерні реакції — процеси перетворення атомних ядер внаслідок їхньої взаємодії з іншими ядрами або елементарними частинками, наприклад, перетворення алюмінію на магній:

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

Класифікація хімічних реакцій багатопланова, тобто. в її основу можуть бути покладені різні ознаки. Але під будь-якою з таких ознак можуть бути віднесені реакції між неорганічними, так і між органічними речовинами.

Розглянемо класифікацію хімічних реакцій за різними ознаками.

Класифікація хімічних реакцій за кількістю та складом реагуючих речовин. Реакції, що йдуть без зміни складу речовини

У неорганічній хімії до таких реакцій можна віднести процеси одержання алотропних модифікацій одного хімічного елемента, наприклад:

$С_((графіт))⇄С_((алмаз))$

$S_((ромбічна))⇄S_((моноклінова))$

$Р_((білий))⇄Р_((червоний))$

$Sn_((біле олово))⇄Sn_((сіре олово))$

$3О_(2(кисень))⇄2О_(3(озон))$.

В органічній хімії до цього типу реакцій можуть бути віднесені реакції ізомеризації, які йдуть без зміни як якісного, а й кількісного складу молекул речовин, наприклад:

1. Ізомеризація алканів.

Реакція ізомеризації алканів має велике практичного значення, т.к. вуглеводні изостроения мають меншу здатність до детонації.

2. Ізомеризація алкенів.

3. Ізомеризація алкінів(Реакція А. Є. Фаворського).

4. Ізомеризація галогеналканів(А. Є. Фаворський).

5. Ізомеризація ціанату амонію під час нагрівання.

Вперше сечовина була синтезована Ф. Велером у 1882 р. ізомеризацією ціанату амонію при нагріванні.

Реакції, що йдуть зі зміною складу речовини

Можна виділити чотири типи таких реакцій: з'єднання, розкладання, заміщення та обміну.

1. Реакції з'єднання- Це такі реакції, при яких з двох і більше речовин утворюється одна складна речовина.

У неорганічній хімії все різноманіття реакцій сполуки можна розглянути на прикладі реакцій одержання сірчаної кислоти із сірки:

1) одержання оксиду сірки (IV):

$S+O_2=SO_2$ — із двох простих речовин утворюється одна складна;

2) одержання оксиду сірки (VI):

$2SO_2+O_2(⇄)↖(t,p,кат.)2SO_3$ - із простої та складної речовин утворюється одна складна;

3) одержання сірчаної кислоти:

$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ — із двох складних речовин утворюється одна складна.

Прикладом реакції сполуки, при якій одна складна речовина утворюється більш ніж з двох вихідних, може бути заключна стадія отримання азотної кислоти:

$4NO_2+O_2+2H_2O=4HNO_3$.

В органічній хімії реакції сполуки прийнято називати реакціями приєднання. Все різноманіття таких реакцій можна розглянути на прикладі блоку реакцій, що характеризують властивості ненасичених речовин, наприклад етилену:

1) реакція гідрування - приєднання водню:

$CH_2(=)↙(етен)CH_2+H_2(→)↖(Ni,t°)CH_3(-)↙(етан)CH_3;$

2) реакція гідратації - приєднання води:

$CH_2(=)↙(етен)CH_2+H_2O(→)↖(H_3PO_4,t°)(C_2H_5OH)↙(етанол);$

3) реакція полімеризації:

$(nCH_2=CH_2)↙(етилен)(→)↖(p,кат.,t°)((-CH_2-CH_2-)_n)↙(поліетилен)$

2. Реакції розкладання- Це такі реакції, при яких з однієї складної речовини утворюється кілька нових речовин.

У неорганічній хімії все різноманіття таких реакцій можна розглянути на прикладі блоку реакцій одержання кисню лабораторними способами:

1) розкладання оксиду ртуті (II):

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$ — з однієї складної речовини утворюються дві прості;

2) розкладання нітрату калію:

$2KNO_3(→)↖(t°)2KNO_2+O_2$ — з однієї складної речовини утворюються одна проста і одна складна;

3) розкладання перманганату калію:

$2KMnO_4(→)↖(t°)K_2MnO_4+MnO_2+O_2$ — з однієї складної речовини утворюються дві складні і одна проста, тобто. три нових речовини.

В органічній хімії реакції розкладання можна розглянути на прикладі блоку реакцій одержання етилену в лабораторії та промисловості:

1) реакція дегідратації (відщеплення води) етанолу:

$C_2H_5OH(→)↖(H_2SO_4,t°)CH_2=CH_2+H_2O;$

2) реакція дегідрування (відщеплення водню) етану:

$CH_3-CH_3(→)↖(Cr_2O_3,500°C)CH_2=CH_2+H_2;$

3) реакція крекінгу (розщеплення) пропану:

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

3. Реакції заміщення- Це такі реакції, в результаті яких атоми простої речовини замінюють атоми будь-якого елемента в складній речовині.

У неорганічній хімії прикладом таких процесів може бути блок реакцій, що характеризують властивості, наприклад, металів:

1) взаємодія лужних та лужноземельних металів з водою:

$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2$

2) взаємодія металів із кислотами в розчині:

$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2$;

3) взаємодія металів із солями в розчині:

$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$

4) металотермія:

$2Al+Cr_2O_3(→)↖(t°)Al_2O_3+2Cr$.

Предметом вивчення органічної хімії є прості речовини, лише сполуки. Тому як приклад реакції заміщення наведемо найбільш характерну властивість граничних сполук, зокрема метану, здатність його атомів водню заміщатися на атоми галогену:

$CH_4+Cl_2(→)↖(hν)(CH_3Cl)↙(хлорметан)+HCl$,

$CH_3Cl+Cl_2→(CH_2Cl_2)↙(дихлорметан)+HCl$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→(CHCl_3)↙(трихлорметан)+HCl$,

$CHCl_3+Cl_2→(CCl_4)↙(тетрахлорметан)+HCl$.

Інший приклад - бромування ароматичного з'єднання (бензолу, толуолу, аніліну):

Звернімо увагу на особливість реакцій заміщення в органічних речовин: в результаті таких реакцій утворюються не просте і складне речовини, як у неорганічній хімії, а дві складні речовини.

В органічній хімії до реакцій заміщення відносять деякі реакції між двома складними речовинами, наприклад, нітрування бензолу:

$C_6H_6+(HNO_3)↙(бензол)(→)↖(H_2SO_4(конц.),t°)(C_6H_5NO_2)↙(нітробензол)+H_2O$

Вона є формально реакцією обміну. Те, що це реакція заміщення, стає зрозумілим лише під час розгляду її механізму.

4. Реакції обміну- Це такі реакції, при яких дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинами.

Ці реакції характеризують властивості електролітів й у розчинах протікають за правилом Бертолле, тобто. тільки в тому випадку, якщо в результаті утворюється осад, газ або малодисоціюючу речовину (наприклад, $Н_2О$).

У неорганічній хімії це може бути блок реакцій, що характеризують, наприклад, властивості лугів:

1) реакція нейтралізації, що йде з утворенням солі та води:

$NaOH+HNO_3=NaNO_3+H_2O$

або в іонному вигляді:

$OH^(-)+H^(+)=H_2O$;

2) реакція між лугом і сіллю, що йде з утворенням газу:

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

або в іонному вигляді:

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

3) реакція між лугом і сіллю, що йде з утворенням осаду:

$CuSO_4+2KOH=Cu(OH)_2↓+K_2SO_4$

або в іонному вигляді:

$Cu^(2+)+2OH^(-)=Cu(OH)_2↓$

В органічній хімії можна розглянути блок реакцій, що характеризують, наприклад, властивості оцтової кислоти:

1) реакція, що йде з утворенням слабкого електроліту - $ H_2O $:

$CH_3COOH+NaOH⇄NaCH_3COO+H_2O$

$CH_3COOH+OH^(-)⇄CH_3COO^(-)+H_2O$;

2) реакція, що йде з утворенням газу:

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

3) реакція, що йде з утворенням осаду:

$2CH_3COOH+K_2SiO_3=2KCH_3COO+H_2SiO_3↓$

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

Класифікація хімічних реакцій щодо зміни ступенів окиснення хімічних елементів, що утворюють речовини

Реакції, що йдуть зі зміною ступенів окислення елементів, або окислювально-відновлювальні реакції.

До них відноситься безліч реакцій, у тому числі всі реакції заміщення, а також ті реакції з'єднання та розкладання, в яких бере участь хоча б одна проста речовина, наприклад:

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

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(відновник)(→)↖(окислення)(Mg)↖(+2)$

$((2H)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(окислювач)(→)↖(відновлення)(H_2)↖(0)$

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

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(відновник)(→)↖(окислення)(Mg)↖(+2)|4|2$

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

Як ви пам'ятаєте, складні окисно-відновні реакції складаються за допомогою методу електронного балансу:

$(2Fe)↖(0)+6H_2(S)↖(+6)O_(4(k))=(Fe_2)↖(+3)(SO_4)_3+3(S)↖(+4)O_2+ 6H_2O$

$((Fe)↖(0)-3(e)↖(-))↙(відновник)(→)↖(окислення)(Fe)↖(+3)|2$

$((S)↖(+6)+2(e)↖(-))↙(окислювач)(→)↖(відновлення)(S)↖(+4)|3$

В органічній хімії яскравим прикладом окисно-відновних реакцій можуть бути властивості альдегідів:

1. Альдегіди відновлюються у відповідні спирти:

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(H_2)↖(0))↙(\text"оцтовий альдегід") (→)↖(Ni,t°)(CH_3-(C)↖(-1)(H_2)↖(+1)(O)↖(-2)(H)↖(+1))↙(\text "етиловий спирт") $

$((C)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(окислювач)(→)↖(відновлення)(C)↖(-1)|1$

$((H_2)↖(0)-2(e)↖(-))↙(відновник)(→)↖(окислення)2(H)↖(+1)|1$

2. Альдегіди окислюються у відповідні кислоти:

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(Ag_2)↖(+1)(O)↖(-2)) ↙(\text"оцтовий альдегід")(→)↖(t°)(CH_3-(Ag)↖(0)(C)↖(+3)(O)↖(-2)(OH)↖(-2 +1)+2(Ag)↖(0)↓)↙(\text"етиловий спирт")$

$((C)↖(+1)-2(e)↖(-))↙(відновник)(→)↖(окислення)(C)↖(+3)|1$

$(2(Ag)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(окислювач)(→)↖(відновлення)2(Ag)↖(0)|1$

Реакції, що йдуть без зміни ступенів окиснення хімічних елементів.

До них, наприклад, відносяться всі реакції іонного обміну, а також:

багато реакцій сполуки:

$Li_2O+H_2O=2LiOH;$

багато реакцій розкладання:

$2Fe(OH)_3(→)↖(t°)Fe_2O_3+3H_2O;$

реакції етерифікації:

$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.

Класифікація хімічних реакцій з теплового ефекту

По тепловому ефекту реакції ділять на екзотермічні та ендотермічні.

Екзотермічні реакції.

Ці реакції протікають із виділенням енергії.

До них відносяться майже всі реакції сполуки. Рідкісний виняток становлять ендотермічні реакції синтезу оксиду азоту (II) з азоту та кисню та реакція газоподібного водню з твердим йодом:

$N_2+O_2=2NO - Q$,

$H_(2(г))+I(2(т))=2HI - Q$.

Екзотермічні реакції, які протікають із виділенням світла, відносять до реакцій горіння, наприклад:

$4P+5O_2=2P_2O_5+Q,$

$CH_4+2O_2=CO_2+2H_2O+Q$.

Гідрування етилену - приклад екзотермічної реакції:

$CH_2=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3-CH_3+Q$

Вона йде за кімнатної температури.

Ендотермічні реакції

Ці реакції протікають із поглинанням енергії.

Очевидно, що до них відносяться майже всі реакції розкладання, наприклад:

а) випал вапняку:

$CaCO_3(→)↖(t°)CaO+CO_2-Q;$

б) крекінг бутану:

Кількість виділеної або поглиненої в результаті реакції енергії називають тепловим ефектом реакції, а рівняння хімічної реакції із зазначенням цього ефекту називають термохімічним рівнянням, наприклад:

$H_(2(г))+Cl_(2(г))=2HCl_((г))+92.3 кДж,$

$N_(2(г))+О_(2(г))=2NO_((г)) - 90.4 кДж$.

Класифікація хімічних реакцій щодо агрегатного стану реагуючих речовин (фазового складу)

Гетерогенні реакції.

Це реакції, в яких реагуючі речовини та продукти реакції знаходяться у різних агрегатних станах (у різних фазах):

$2Al_((т))+3CuCl_(2(р-р))=3Cu_((т))+2AlCl_(3(р-р))$,

$СаС_(2(т))+2Н_2О_((ж))=С_2Н_2+Са(ОН)_(2(р-р))$.

Гомогенні реакції.

Це реакції, в яких реагуючі речовини та продукти реакції знаходяться в одному агрегатному стані (в одній фазі):

Класифікація хімічних реакцій за участю каталізатора

Некаталітичні реакції.

Некаталітичні реакції йдуть без участі каталізатора:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$,

$C_2H_4+3O_2(→)↖(t°)2CO_2+2H_2O$.

Каталітичні реакції.

Каталітичні реакції йдуть за участю каталізатора:

$2KClO_3(→)↖(MnO_2,t°)2KCl+3O_2,$

$(C_2H_5OH)↙(етанол)(→)↖(H_2SO-4,t°)(CH_2=CH_2)↙(етен)+H_2O$

Оскільки всі біологічні реакції, що протікають у клітинах живих організмів, йдуть за участю особливих біологічних каталізаторів білкової природи - ферментів, всі вони відносяться до каталітичних або, точніше, ферментативним.

Слід зазначити, що понад $70% хімічних виробництв використовують каталізатори.

Класифікація хімічних реакцій за напрямом

Необоротні реакції.

Необоротні реакції протікають у цих умовах лише одному напрямку.

До них можна віднести всі реакції обміну, що супроводжуються утворенням осаду, газу або малодисоціюючої речовини (води), і всі реакції горіння.

Оборотні реакції.

Оборотні реакції в цих умовах протікають одночасно у двох протилежних напрямках.

Таких реакцій переважна більшість.

В органічній хімії ознака оборотності відображають назви-антоніми процесів:

гедрування – дегідрування;
гідратація – дегідратація;
полімеризація – деполімеризація.

Зворотні всі реакції етерифікації (протилежний процес, як ви знаєте, має назву гідролізу) і гідролізу білків, складних ефірів, вуглеводів, полінуклеотидів. Оборотність лежить в основі найважливішого процесу в живому організмі - обміну речовин.

ВИЗНАЧЕННЯ

Хімічними реакціяминазивають перетворення речовин, у яких відбувається зміна їх складу та (або) будови.

Найчастіше під хімічними реакціями розуміють процес перетворення вихідних речовин (реагентів) на кінцеві речовини (продукти).

Хімічні реакції записуються за допомогою хімічних рівнянь, що містять формули вихідних речовин та продуктів реакції. Відповідно до закону збереження маси, число атомів кожного елемента в лівій та правій частинах хімічного рівняння однаково. Зазвичай формули вихідних речовин записують у лівій частині рівняння, а формули продуктів – у правій. Рівність числа атомів кожного елемента в лівій та правій частинах рівняння досягається розстановкою перед формулами речовин цілих стехіометричних коефіцієнтів.

Хімічні рівняння можуть містити додаткові відомості про особливості перебігу реакції: температура, тиск, випромінювання і т.д., що вказується відповідним символом (або «під») знаком рівності.

Усі хімічні реакції можуть бути згруповані у кілька класів, яким притаманні певні ознаки.

Класифікація хімічних реакцій за кількістю і складом вихідних речовин, що утворюються

Відповідно до цієї класифікації, хімічні реакції поділяються на реакції сполуки, розкладання, заміщення, обміну.

В результаті реакцій сполукиз двох або більше (складних чи простих) речовин утворюється одна нова речовина. У загальному вигляді рівняння такої хімічної реакції виглядатиме так:

Наприклад:

СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О = Са(НСО 3) 2

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

2Mg + O2 = 2MgO.

2FеСl 2 + Сl 2 = 2FеСl 3

Реакції сполуки найчастіше екзотермічні, тобто. протікають із виділенням тепла. Якщо реакції беруть участь прості речовини, такі реакції найчастіше є окислювально-відновними (ОВР), тобто. протікають із зміною ступенів окиснення елементів. Однозначно сказати, чи буде реакція сполуки між складними речовинами ставитися до ОВР не можна.

Реакції, в результаті яких з однієї складної речовини утворюється кілька інших нових речовин (складних чи простих), відносять до реакцій розкладання. У загальному вигляді рівняння хімічної реакції розкладання виглядатиме так:

Наприклад:

CaCO 3 CaO + CO 2 (1)

2H 2 O = 2H 2 + O 2 (2)

CuSO 4 × 5H 2 O = CuSO 4 + 5H 2 O (3)

Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O (4)

H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O (5)

2SO 3 =2SO 2 + O 2 (6)

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

Більшість реакцій розкладання відбувається при нагріванні (1,4,5). Можливе розкладання під впливом електричного струму (2). Розкладання кристалогідратів, кислот, основ і солей кисневмісних кислот (1, 3, 4, 5, 7) протікає без зміни ступенів окислення елементів, тобто. ці реакції не належать до ОВР. До ОВР реакцій розкладання відноситься розкладання оксидів, кислот і солей, утворених елементами у вищих ступенях окиснення (6).

Реакції розкладання зустрічаються і в органічній хімії, але під іншими назвами - крекінг (8), дегідрування (9):

18 H 38 = 9 H 18 + 9 H 20 (8)

C 4 H 10 = C 4 H 6 + 2H 2 (9)

При реакціях заміщенняпроста речовина взаємодіє зі складною, утворюючи нову просту та нову складну речовину. У загальному вигляді рівняння хімічної реакції заміщення виглядатиме так:

Наприклад:

2Аl + Fe 2 O 3 = 2Fе + Аl 2 Про 3 (1)

Zn + 2НСl = ZnСl 2 + Н 2 (2)

2КВr + Сl 2 = 2КСl + Вr 2 (3)

2КСlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Сl 2 (4)

СаСО 3 + SiO 2 = СаSiO 3 + СО 2 (5)

Са 3 (РО 4) 2 + ЗSiO 2 = ЗСаSiO 3 + Р 2 Про 5 (6)

СН 4 + Сl 2 = СН 3 Сl + НСl (7)

Реакції заміщення переважно є окислювально-відновними (1 – 4, 7). Приклади реакцій розкладання, у яких немає зміни ступенів окислення нечисленні (5, 6).

Реакціями обмінуназивають реакції, які відбуваються між складними речовинами, у яких вони обмінюються своїми складовими частинами. Зазвичай цей термін застосовують для реакцій за участю іонів у водному розчині. У загальному вигляді рівняння хімічної реакції обміну виглядатиме так:

АВ + СD = АD + СВ

Наприклад:

CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O (1)

NaOH + HCl = NaCl + H 2 O (2)

NаНСО 3 + НСl = NаСl + Н 2 Про + СО 2 (3)

AgNО 3 + КВr = АgВr ↓ + КNО 3 (4)

СrСl 3 + ЗNаОН = Сr(ОН) 3 ↓+ ЗNаСl (5)

Реакції обміну є окислювально-відновними. Окремий випадок цих реакцій обміну – реакції нейтралізації (реакції взаємодії кислот з лугами) (2). Реакції обміну протікають у тому напрямку, де хоча б одна з речовин видаляється зі сфери реакції у вигляді газоподібної речовини (3), осаду (4, 5) або малодисоціюючої сполуки, найчастіше води (1, 2).

Класифікація хімічних реакцій щодо змін ступенів окиснення

Залежно від зміни ступенів окислення елементів, що входять до складу реагентів і продуктів реакції, всі хімічні реакції поділяються на окислювально-відновні (1, 2) і, що протікають без зміни ступеня окислення (3, 4).

2Mg + CO 2 = 2MgO + C (1)

Mg 0 – 2e = Mg 2+ (відновник)

4+ + 4e = C 0 (окислювач)

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

Fe 2+ -e = Fe 3+ (відновник)

N 5+ +3e = N 2+ (окислювач)

AgNO 3 + HCl = AgCl ↓ + HNO 3 (3)

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

Класифікація хімічних реакцій з теплового ефекту

Залежно від того, чи виділяється чи поглинається тепло (енергія) в ході реакції, всі хімічні реакції умовно поділяють на екзо – (1, 2) та ендотермічні (3) відповідно. Кількість тепла (енергії), що виділилося або поглинулося в ході реакції, називають тепловим ефектом реакції. Якщо в рівнянні вказано кількість теплоти, що виділилася або поглиненої, то такі рівняння називаються термохімічними.

N 2 + 3H 2 = 2NH 3 +46,2 кДж (1)

2Mg + O 2 = 2MgO + 602, 5 кДж (2)

N 2 + O 2 = 2NO - 90,4 кДж (3)

Класифікація хімічних реакцій у напрямку протікання реакції

У напрямку протікання реакції розрізняють оборотні (хімічні процеси, продукти яких здатні реагувати один з одним у тих же умовах, в яких вони отримані, з утворенням вихідних речовин) та незворотні (хімічні процеси, продукти яких не здатні реагувати один з одним з утворенням вихідних речовин ).

Для оборотних реакцій рівняння у загальному вигляді прийнято записувати так:

А + В ↔ АВ

Наприклад:

СН 3 СООН + С 2 Н 5 ВІН↔ Н 3 СООС 2 Н 5 + Н 2 О

Прикладами незворотних реакцій може бути наступні реакції:

2КСlО 3 → 2КСl + ЗО 2

З 6 Н 12 О 6 + 6О 2 → 6СО 2 + 6Н 2 О

Свідченням незворотності реакції може бути виділення як продуктів реакції газоподібної речовини, осаду або малодисоціюючої сполуки, найчастіше води.

Класифікація хімічних реакцій щодо наявності каталізатора

З цієї точки зору виділяють каталітичні та некаталітичні реакції.

Каталізатором називають речовину, що прискорює перебіг хімічної реакції. Реакції, які відбуваються за участю каталізаторів, називаються каталітичними. Перебіг деяких реакцій взагалі неможливий без присутності каталізатора:

2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (каталізатор MnO 2)

Нерідко один із продуктів реакції служить каталізатором, який прискорює цю реакцію (автокаталітичні реакції):

MeO + 2HF = MeF 2 + H 2 O, де Ме - метал.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

Класифікація хімічних реакцій

Реферат з хімії учня 11 класу середньої школи № 653 Миколаєва Олексія

Як класифікаційні ознаки можуть бути обрані наступні:

1. Число та склад вихідних речовин та продуктів реакції.

2. Агрегатний стан реагентів та продуктів реакції.

3. Число фаз, у яких перебувають учасники реакції.

4. Природа частинок, що переносяться.

5. Можливість протікання реакції у прямому та зворотному напрямку.

6. Тепловий ефект.

7. Явище каталізу.

Класифікація за кількістю та складом вихідних речовин та продуктів реакції.

Реакція сполуки.

При реакціях сполуки з кількох реагуючих речовин щодо простого складу виходить одна речовина складнішого складу:

A + B + C = D

Зазвичай, ці реакції супроводжуються виділенням тепла, тобто. приводять до утворення більш стійких і менш багатих на енергію сполук.

Неорганічна хімія.

Реакції сполуки простих речовин завжди мають окислювально-відновний характер. Реакції сполуки, що протікають між складними речовинами, можуть відбуватися як без зміни валентності:

СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О = Са(НСО 3) 2 ,

так і ставитися до окислювально-відновних:

2FеСl 2 + Сl 2 = 2FеСl 3 .

Органічна хімія.

В органічній хімії такі реакції часто називають реакціями приєднання. У них зазвичай беруть участь сполуки, що містять подвійний або потрійний зв'язок. Різновиди реакцій приєднання: гідрування, гідратація, гідрогалогенування, полімеризація. Приклади даних реакцій:

T o

Н 2 С = СН 2 + Н 2 → СН 3 - СН 3

етилен етан

T o

HC=CH + HCl → H 2 C=CHCl

ацетилен хлорвініл

T o

n СН 2 = СН 2 → (-СН 2 -СН 2 -)n

Етилен поліетилен

Реакції розкладання.

Реакції розкладання призводять до утворення кількох сполук з однієї складної речовини:

А = В + З + D.

Продуктами розкладання складної речовини може бути як прості, і складні речовини.

Неорганічна хімія.

З реакцій розкладання, що протікають без зміни валентних станів, слід зазначити розкладання кристалогідратів, основ, кислот і солей кисневмісних кислот:

	t o
CuSO 4 5H 2 O		CuSO 4 + 5H 2 O

	t o
4HNO 3		2H 2 O + 4NO 2 O + O 2 O.

2AgNO 3 = 2Ag + 2NO 2 + O 2 ,

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

Органічна хімія.

В органічній хімії до реакцій розкладання відносяться: дегідратація, дегідрування, крекінг, дегідрогалогенування, а також реакції деполімеризації, коли з полімеру утворюється вихідний мономер. Відповідні рівняння реакцій:

T o

З 2 Н 5 ВІН → C 2 H 4 + Н 2 O

T o

З 6 Н 14 → З 6 Н 6 + 4Н 2

гексан бензол

C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8

Октан бутан бутен

C 2 H5Br → C 2 H 4 + НВг

брометан етилен

(-СН 2 - СН = С - СН 2 -)n → n СН 2 = СН - С = СН 2

\СНз \ СНз

природний каучук 2-метилбутадієн-1,3

Реакція заміщення.

При реакціях заміщення зазвичай проста речовина взаємодіє зі складним, утворюючи іншу просту речовину та інше складне:

А + ВС = АВ + С.

Неорганічна хімія.

Ці реакції в переважній більшості належать до окисно-відновних:

2Аl + Fe 2 O 3 = 2Fе + Аl 2 Про 3

Zn + 2НСl = ZnСl 2 + Н 2

2КВr + Сl 2 = 2КСl + Вr 2

2 КС lO3 + l2 = 2KlO3 + Сl2.

Приклади реакцій заміщення, які супроводжуються зміною валентних станів атомів, вкрай нечисленні. Слід зазначити реакцію двоокису кремнію з солями кисневмісних кислот, яким відповідають газоподібні або леткі ангідриди:

СаСО 3 + SiO 2 = СаSiO 3 + СО 2

Са 3 (РО 4) 2 + ЗSiO 2 = ЗСаSiO 3 + Р 2 Про 5

Органічна хімія.

В органічній хімії реакції заміщення розуміються ширше, тобто може заміщати не один атом, а група атомів або заміщається не атом, а група атомів. До різновиду реакції заміщення можна віднести нітрування та галогенування граничних вуглеводнів, ароматичних сполук та спиртів:

C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

бензол бромбензол

C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O

Етанол хлоретан

Реакція обміну.

Реакціями обмінуназивають реакції між двома сполуками, які обмінюються між собою своїми складовими частинами:

АВ + СD = АD + СВ.

Неорганічна хімія

Якщо при реакціях заміщення протікають окислювально-відновні процеси, реакції обміну завжди відбуваються без зміни валентного стану атомів. Це найбільш поширена група реакцій між складними речовинами - оксидами, основами, кислотами та солями:

ZnO + Н 2 SО 4 = ZnSО 4 + Н 2 О

AgNО 3 + КВr = АgВr + КNО 3

СrСl 3 + ЗNаОН = Сr(ОН) 3 + ЗNаСl.

Окремий випадок цих реакцій обміну - реакції нейтралізації:

НСl + КОН = КСl + Н2О.

Зазвичай ці реакції підпорядковуються законам хімічної рівноваги і протікають у тому напрямку, де хоча б одна з речовин видаляється зі сфери реакції у вигляді газоподібної, летючої речовини, осаду або малодисоціюючої (для розчинів) сполуки:

NаНСО 3 + НСl = NаСl + Н 2 Про + СО 2

Са(НСО 3) 2 + Са(ОН) 2 = 2СаСО 3 ↓ + 2Н 2 О

Органічна хімія

НСООН + NaOH → HCOONa + Н 2 O

мурашина кислота форміат натрію

реакції гідролізу:

Na 2 CO3 + Н 2
NaHCO 3 + NaOH

карбонат натрію гідрокарбонат натрію

3 + Н 2 О
НСО 3 + ВІН

реакції етерифікації:

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

оцтова етанол етиловий ефір оцтової кислоти

Агрегатний стан реагентів та продуктів реакції.

Газові реакції

	t o
H 2 + Cl 2		2HCl.

Реакції у розчинах

NaОН(рр) + НСl(p-p) = NaСl(p-p) + Н 2 О(ж)

Реакції між твердими речовинами

	t o
СаО (тв) +SiO 2 (тв)		СаSiO 3 (тв)

Число фаз, у яких перебувають учасники реакції.

Під фазою розуміють сукупність однорідних частин системи з однаковими фізичними та хімічними властивостями та відокремлених один від одного поверхнею розділу.

Гомогенні (однофазні) реакції.

До них відносять реакції, що протікають у газовій фазі, і низку реакцій, що протікають у розчинах.

Гетерогенні (багатофазні) реакції.

До них відносять реакції, у яких реагенти та продукти реакції знаходяться у різних фазах. Наприклад:

газорідкофазні реакції

CO 2 (г) + NaOH(p-p) = NaHCO 3 (p-p).

газотвердофазні реакції

СО 2 (г) + СаО(тв) = СаСО 3 (тв).

рідкотвердофазні реакції

Na 2 SO 4 (рр) + 3l (рр) = SO4 (тв)↓ + 2NaСl (p-p).

рідкогазотвердофазні реакції

Са(НСО 3) 2 (рр) + Н 2 SО 4 (рр) = СО 2 (r) + Н 2 О(ж) + СаSО 4 (тв)↓.

Природа частинок, що переносяться.

Протолітичні реакції.

До протолітичних реакцій відносять хімічні процеси, суть яких полягає у перенесенні протона від одних речовин, що реагують до інших.

В основі цієї класифікації лежить протолітична теорія кислот і основ, відповідно до якої кислотою вважають будь-яку речовину, що віддає протон, а основою - речовина, здатна приєднувати протон, наприклад:

До протолітичних реакцій відносять реакції нейтралізації та гідролізу.

Окисно-відновні реакції.

Усі хімічні реакції поділяються такі, у яких ступеня окислення не змінюються (наприклад, реакція обміну) і такі, у яких відбувається зміна ступенів окислення. Їх називають окислювально-відновними реакціями. Ними можуть бути реакції розкладання, з'єднання, заміщення та інші складніші реакції. Наприклад:

Zn + 2 H + → Zn 2 + + H 2

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

Переважна більшість хімічних реакцій відносяться до окислювально-відновних, вони відіграють виключно важливу роль.

Ліганднообмінні реакції.

До таких відносять реакції, в ході яких відбувається перенесення електронної пари з утворенням ковалентного зв'язку донорноакцепторного механізму. Наприклад:

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

Fe + 5CO =

Al(OH) 3 + NaOH =

Характерною особливістю ліганднообмінних реакцій є те, що утворення нових сполук, які називають комплексними, відбувається без зміни ступеня окислення.

Можливість протікання реакції у прямому та зворотному напрямку.

Необоротні реакції.

Необоротними називають такі хімічні процеси, продукти яких здатні реагувати друг з одним з утворенням вихідних речовин. Прикладами незворотних реакцій може бути розкладання бертолетової солі при нагріванні:

2КСlО 3 → 2КСl + ЗО 2 ,

або окислення глюкози киснем повітря:

З 6 Н 12 О 6 + 6О 2 → 6СО 2 + 6Н 2 О

Оборотні реакції.

Оборотними називають такі хімічні процеси, продукти яких здатні реагувати один з одним у тих самих умовах, у яких вони отримані, з утворенням вихідних речовин.

Для оборотних реакцій рівняння прийнято записувати так:

А+В
АВ.

Дві протилежно спрямовані стрілки вказують на те, що за тих самих умов одночасно протікає як пряма, так і зворотна реакція, наприклад:

СН 3 СООН + С 2 Н 5 ВІН
СН 3 СООС 2 Н 5 + Н 2О.

2SO 2 +O 2
2SO 3 + Q

Отже, дані реакції не йдуть до кінця, тому що одночасно відбуваються дві реакції - пряма (між вихідними речовинами) та зворотна (розкладання продукту реакції).

Класифікація теплового ефекту.

Кількість теплоти, що виділяється чи поглинається внаслідок реакції, називається тепловим ефектом цієї реакції. За тепловим ефектом реакції ділять:

Екзотермічні.

Протікають із тепла

СН 4 + 2O 2 → СО 2 + 2Н 2 O + Q

Н 2 + Cl 2 → 2HC l + Q

Ендотермічні.

Протікають із поглинанням тепла

N 2 + Про 2 → 2NO-Q

2Н 2 O → 2Н 2 + O 2 - Q

Класифікація з урахуванням явища каталізу.

каталітичні.

До них належать усі процеси за участю каталізаторів.

Кат.

2SO 2 + O 2
2SO 3

Некаталітичні.

До них відносяться будь-які миттєві реакції в розчинах.

BaCl 2 + H 2 SO 4 = 2HCl + BaSO 4 ↓

Список літератури

Ресурси Інтернет:

http://chem.km.ru - "Світ Хімії"

http://chemi. org. ru – «Посібник для абітурієнтів. Хімія»

http://hemi. wallst. ru – «Альтернативний підручник з хімії для 8-11 класів»

«Посібник з хімії. Вступникам до ВНЗ» - Е.Т. Оганесян, М. 1991р.

Великий енциклопедичний словник. Хімія» - М. 1998р.

Хімічні реакції слід відрізняти від ядерних реакцій. В результаті хімічних реакцій загальна кількість атомів кожного хімічного елемента та його ізотопний склад не змінюються. Інша справа ядерні реакції - процеси перетворення атомних ядер в результаті їх взаємодії з іншими ядрами або елементарними частинками, наприклад перетворення алюмінію на магній:

27 13 Аl + 1 1 Н = 24 12 Мg + 4 2 Не

Класифікація хімічних реакцій багатопланова, тобто у її основу може бути покладено різні ознаки. Але під будь-якою з таких ознак можуть бути віднесені реакції між неорганічними, так і між органічними речовинами.

Розглянемо класифікацію хімічних реакцій за різними ознаками.

I. За кількістю та складом реагуючих речовин

Реакції без зміни складу речовин.

С (графіт) ↔ С (алмаз)
S (ромбічна) ↔ S (моноклінова)
Р (білий) ↔ Р (червоний)
Sn (біле олово) ↔ Sn (сіре олово)
3O 2 (кисень) ↔ 2O 3 (озон)

1. Ізомеризація алканів.

Реакція ізомеризації алканів має велике практичне значення, так як вуглеводні ізобудування мають меншу здатність до детонації.

2. Ізомеризація алкенів.

3. Ізомеризація алкінів (реакція А. Є. Фаворського).

CH 3 - CH 2 - С= - СН ↔ СН 3 - С= - С- СН 3

етилацетилен диметнлацетилен

4. Ізомеризація галогеналканів (А. Є. Фаворський, 1907).

5. Ізомеризація ціаніту амонію при нагріванні.

Вперше сечовина була синтезована Ф. Велером у 1828 р. ізомеризацією ціанату амонію при нагріванні.

Реакції, що йдуть зі зміною складу речовини

Можна виділити чотири типи таких реакцій: з'єднання, розкладання, заміщення та обміну.

1. Реакції сполуки - це такі реакції, при яких із двох і більше речовин утворюється одна складна речовина

У неорганічній хімії все різноманіття реакцій сполуки можна розглянути, наприклад, на прикладі реакцій одержання сірчаної кислоти із сірки:

1. Одержання оксиду сірки (IV):

S + O 2 = SO - із двох простих речовин утворюється одна складна.

2. Одержання оксиду сірки (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - із простої та складної речовин утворюється одна складна.

3. Одержання сірчаної кислоти:

SO 3 + Н 2 O = Н 2 SO 4 - із двох складних речовин утворюється одна складна.

4NО 2 + O 2 + 2Н 2 O = 4НNO 3

1. Реакція гідрування - приєднання водню:

CH 2 = CH 2 + Н 2 → Н 3 -СН 3

етен → етан

2. Реакція гідратації – приєднання води.

3. Реакція полімеризації.

2. Реакції розкладання - це такі реакції, у яких з однієї складної речовини утворюється кілька нових речовин.

У неорганічній хімії все різноманіття таких реакцій можна розглянути на блоці реакцій одержання кисню лабораторними способами:

1. Розкладання оксиду ртуті(II) - з однієї складної речовини утворюються дві прості.

2. Розкладання нітрату калію - з однієї складної речовини утворюються одна проста і одна складна.

3. Розкладання перманганату калію - з однієї складної речовини утворюються дві складні і одна проста, тобто три нові речовини.

В органічній хімії реакції розкладання можна розглянути на блоці реакцій отримання етилену в лабораторії та промисловості:

1. Реакція дегідратації (відщеплення води) етанолу:

З 2 H 5 OH → CH 2 =CH 2 + H 2 O

2. Реакція дегідрування (відщеплення водню) етану:

CH 3 -CH 3 → CH 2 = CH 2 + H 2

або СН 3 -СН 3 → 2С + ДТ 2

3. Реакція крекінгу (розщеплення) пропану:

CH 3 -СН 2 -СН 3 → СН 2 = СН 2 + СН 4

3. Реакції заміщення - це реакції, у яких атоми простої речовини заміщають атоми якогось елемента у складному речовині.

1. Взаємодія лужних або лужноземельних металів із водою:

2Na + 2Н 2 O = 2NаОН + Н 2

2. Взаємодія металів із кислотами в розчині:

Zn + 2НСl = ZnСl 2 + Н 2

3. Взаємодія металів із солями в розчині:

Fе + СuSO 4 = FеSO 4 + Сu

4. Металотермія:

2Аl + Сr 2 O 3 → Аl 2 O 3 + 2Сr

Предметом вивчення органічної хімії є прості речовини, лише сполуки. Тому як приклад реакції заміщення наведемо найбільш характерну властивість граничних сполук, зокрема метану - здатність його атомів водню заміщатися на атоми галогену. Інший приклад - бромування ароматичного з'єднання (бензолу, толуолу, аніліну).

С 6 Н 6 + Вr 2 → С 6 Н 5 Вr + НВr

бензол → бромбензол

Звернімо увагу на особливість реакції заміщення в органічних речовин: у результаті таких реакцій утворюються не проста і складна речовина, як у неорганічній хімії, а дві складні речовини.

В органічній хімії до реакцій заміщення відносять деякі реакції між двома складними речовинами, наприклад нітрування бензолу. Вона є формально реакцією обміну. Те, що це реакція заміщення, стає зрозумілим лише під час розгляду її механізму.

4. Реакції обміну - це такі реакції, при яких дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинами

Ці реакції характеризують властивості електролітів і в розчинах протікають за правилом Бертолле, тобто тільки в тому випадку, якщо в результаті утворюється осад, газ або речовина, що малодисоціює (наприклад, Н 2 O).

У неорганічній хімії це може бути блок реакцій, що характеризують, наприклад, властивості лугів:

1. Реакція нейтралізації, що йде з утворенням солі та води.

2. Реакція між лугом і сіллю, що йде з утворенням газу.

3. Реакція між лугом і сіллю, що йде з утворенням осаду:

СuSO 4 + 2КОН = Сu(ОН) 2 + До 2 SO 4

або в іонному вигляді:

Сu 2+ + 2OН - = Сu(ОН) 2

В органічній хімії можна розглянути блок реакцій, що характеризують, наприклад, властивості оцтової кислоти:

1. Реакція, що йде з утворенням слабкого електроліту - Н2O:

СН 3 СООН + NаОН → Nа(СН3СОО) + Н 2 O

2. Реакція, що йде з утворенням газу:

2СН 3 СООН + СаСО 3 → 2СН 3 СОО + Са 2+ + СО 2 + Н 2 O

3. Реакція, що йде з утворенням осаду:

2СН 3 СООН + К 2 SO 3 → 2К(СН 3 СОО) + Н 2 SO 3

2СН 3 СООН +SiO → 2СН 3 СОО + Н 2 SiO 3

ІІ. За зміною ступенів окиснення хімічних елементів, що утворюють речовини

За цією ознакою розрізняють такі реакції:

1. Реакції, що йдуть зі зміною ступенів окислення елементів, або окислювально-відновлювальні реакції.

1. Mg 0 + H + 2 SO 4 = Mg +2 SO 4 + H 2

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

Складні окиснювально-відновні реакції складаються за допомогою методу електронного балансу.

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

В органічній хімії яскравим прикладом окисно-відновних реакцій можуть бути властивості альдегідів.

1. Вони відновлюються у відповідні спирти:

Альдекіди окислюються у відповідні кислоти:

2. Реакції, що йдуть без зміни ступенів окиснення хімічних елементів.

До них, наприклад, відносяться всі реакції іонного обміну, а також багато реакцій сполуки, багато реакцій розкладання, реакції етерифікації:

НСООН + CHgOH = НСООСН 3 + H 2 O

ІІІ. По тепловому ефекту

По тепловому ефекту реакції ділять на екзотермічні та ендотермічні.

1. Екзотермічні реакції протікають із виділенням енергії.

До них відносяться майже всі реакції сполуки. Рідкісний виняток становлять ендотермічні реакції синтезу оксиду азоту(II) з азоту та кисню та реакція газоподібного водню з твердим йодом.

Екзотермічні реакції, що протікають із виділенням світла, відносять до реакцій горіння. Гідрування етилену – приклад екзотермічної реакції. Вона йде за кімнатної температури.

2. Ендотермічні реакції протікають із поглинанням енергії.

Очевидно, що до них відноситимуться майже всі реакції розкладання, наприклад:

1. Випалення вапняку

2. Крекінг бутану

Кількість виділеної або поглиненої в результаті реакції енергії називають тепловим ефектом реакції, а рівняння хімічної реакції із зазначенням цього ефекту називають термохімічним рівнянням:

Н 2(г) + З 12(г) = 2НС 1(г) + 92,3 кДж

N 2(г) + O 2(г) = 2NO(г) - 90,4 кДж

IV. За агрегатним станом реагуючих речовин (фазового складу)

За агрегатним станом реагуючих речовин розрізняють:

1. Гетерогенні реакції - реакції, в яких реагуючі речовини та продукти реакції знаходяться у різних агрегатних станах (у різних фазах).

2. Гомогенні реакції - реакції, в яких реагуючі речовини та продукти реакції знаходяться в одному агрегатному стані (в одній фазі).

V. За участю каталізатора

За участю каталізатора розрізняють:

1. Некаталітичні реакції, що йдуть без участі каталізатора.

2. Каталітичні реакції, що йдуть за участю каталізатора. Оскільки всі біохімічні реакції, які у клітинах живих організмів, йдуть з участю особливих біологічних каталізаторів білкової природи - ферментів, всі вони ставляться до каталітичних чи, точніше, ферментативним. Слід зазначити, що понад 70% хімічних виробництв використовують каталізатори.

VI. У напрямку

У напрямку розрізняють:

1. Необоротні реакції протікають у умовах лише одному напрямі. До них можна віднести всі реакції обміну, що супроводжуються утворенням осаду, газу або малодисоціюючої речовини (води) та всі реакції горіння.

2. Оборотні реакції в даних умовах протікають одночасно у двох протилежних напрямках. Таких реакцій переважна більшість.

В органічній хімії ознака оборотності відображають назви – антоніми процесів:

Гідрування - дегідрування,

Гідратація - дегідратація,

Полімеризація – деполімеризація.

Зворотні всі реакції етерифікації (протилежний процес, як ви знаєте, має назву гідролізу) і гідролізу білків, складних ефірів, вуглеводів, полінуклеотидів. Оборотність цих процесів є основою найважливішого властивості живого організму - обміну речовин.

VII. За механізмом перебігу розрізняють:

1. Радикальні реакції йдуть між утворюються в ході реакції радикалами та молекулами.

Як ви вже знаєте, при всіх реакціях відбувається розрив старих та утворення нових хімічних зв'язків. Спосіб розриву зв'язку у молекулах вихідної речовини визначає механізм (шлях) реакції. Якщо речовина утворена за рахунок ковалентного зв'язку, то можуть бути два способи розриву зв'язку: гемолітичний і гетеролітичний. Наприклад, для молекул Сl 2 СН 4 і т. д. реалізується гемолітичний розрив зв'язків, він призведе до утворення частинок з неспареними електронами, тобто вільних радикалів.

Радикали найчастіше утворюються, коли розриваються зв'язки, при яких загальні електронні пари розподілені між атомами приблизно однаково (неполярний ковалентний зв'язок), проте багато полярних зв'язків також можуть розриватися подібним чином, зокрема тоді, коли реакція проходить в газовій фазі і під дією світла , як, наприклад, у разі розглянутих вище процесів - взаємодії 12 і СН 4 - . Радикали дуже реакційноздатні, оскільки прагнуть завершити свій електронний шар, забравши електрон в іншого атома чи молекули. Наприклад, коли радикал хлору стикається з молекулою водню, він викликає розрив загальної електронної пари, що зв'язує атоми водню, і утворює ковалентний зв'язок з одним з атомів водню. Другий атом водню, ставши радикалом, утворює загальну електронну пару з неспареним електроном атома хлору з молекули Сl 2 , що руйнується, в результаті чого виникає радикал хлору, який атакує нову молекулу водню і т. д.

Реакції, які є ланцюгом послідовних перетворень, називають ланцюговими реакціями. За розробку теорії ланцюгових реакцій два видатних хіміка - наш співвітчизник Н. Н. Семенов та англієць С. А. Хіншелвуд були удостоєні Нобелівської премії.
Аналогічно протікає і реакція заміщення між хлором та метаном:

За радикальним механізмом протікають більшість реакцій горіння органічних та неорганічних речовин, синтез води, аміаку, полімеризація етилену, вінілхлориду та ін.

2. Іонні реакції йдуть між вже наявними або такими, що утворюються в ході реакції іонами.

Типові іонні реакції – це взаємодія між електролітами у розчині. Іони утворюються як при дисоціації електролітів у розчинах, а й під впливом електричних розрядів, нагрівання чи випромінювань. γ-Промені, наприклад, перетворюють молекули води та метану на молекулярні іони.

За іншим іонним механізмом відбуваються реакції приєднання до алкенів галогеноводородів, водню, галогенів, окислення та дегідратація спиртів, заміщення спиртового гідроксилу на галоген; реакції, що характеризують властивості альдегідів та кислот. Іони у разі утворюються при гетеролітичному розриві ковалентних полярних зв'язків.

VIII. За видом енергії,

ініціює реакцію, розрізняють:

1. Фотохімічні реакції. Їх ініціює світлова енергія. Крім розглянутих вище фотохімічних процесів синтезу НСl або реакції метану з хлором, до них можна віднести одержання озону у тропосфері як вторинного забруднювача атмосфери. У ролі первинного у разі виступає оксид азоту(IV), який під впливом світла утворює радикали кисню. Ці радикали взаємодіють із молекулами кисню, у результаті виходить озон.

Утворення озону йде весь час, поки достатньо світла, тому що NO може взаємодіяти з молекулами кисню з утворенням того ж NO 2 . Накопичення озону та інших вторинних забруднювачів атмосфери може призвести до появи фотохімічного смогу.

До цього виду реакцій належить і найважливіший процес, що протікає в рослинних клітинах - фотосинтез, назва якого говорить сама за себе.

2. Радіаційні реакції. Вони ініціюються випромінюваннями великої енергії - рентгенівськими променями, ядерними випромінюваннями (γ-променями, а-частинками - Не 2+ та ін.). За допомогою радіаційних реакцій проводять дуже швидку радіополімеризацію, радіоліз (радіаційне розкладання) і т.д.

Наприклад, замість двостадійного одержання фенолу з бензолу, його можна отримувати взаємодією бензолу з водою під дією радіаційних випромінювань. При цьому з молекул води утворюються радикали [ON] і [H], з якими і реагує бензол з утворенням фенолу:

З 6 Н 6 + 2[ВІН] → З 6 Н 5 ВІН + Н 2 O

Вулканізація каучуку може бути проведена без сірки з використанням радіовулканізації, і отримана гума буде нітрохи не гіршою за традиційну.

3. Електрохімічні реакції. Їх ініціює електричний струм. Крім добре відомих вам реакцій електролізу вкажемо також реакції електросинтезу, наприклад реакції промислового отримання неорганічних окислювачів

4. Термохімічні реакції. Їх ініціює теплова енергія. До них відносяться всі ендотермічні реакції та безліч екзотермічних реакцій, для початку яких необхідна початкова подача теплоти, тобто ініціювання процесу.

Розглянута вище класифікація хімічних реакцій відбито схемою.

Класифікація хімічних реакцій, як та інші класифікації, умовна. Вчені домовилися розділити реакцію певні типи за виділеними ними ознаками. Але більшість хімічних перетворень можна зарахувати до різних типів. Наприклад, складемо характеристику процесу синтезу аміаку.

Це реакція сполуки, окислювально-відновна, екзотермічна, оборотна, каталітична, гетерогенна (точніше, гетерогенно-каталітична), що протікає із зменшенням тиску в системі. Для успішного управління процесом необхідно враховувати усі наведені відомості. Конкретна хімічна реакція завжди багатоякісна, її характеризують різні ознаки.

У неорганічній хімії хімічні реакції класифікуються за різними ознаками.

1. По зміні ступеня окисненняна окислювально-відновні, що йдуть зі зміною ступеня окиснення елементів та кислотно-основні, які протікають без зміни ступенів окиснення.

2. За характером процесу.

Реакції розкладанняназивають хімічні реакції, у яких прості молекули виходять із складніших.

Реакції з'єднанняназиваються хімічні реакції, у яких складні сполуки виходять із кількох простіших.

Реакції заміщенняназиваються хімічні реакції, у яких атом чи група атомів у молекулі заміщаються інший атом чи групу атомів.

Реакції обмінуназивають хімічні реакції, що протікають без зміни ступеня окиснення елементів і призводять до обміну складових реагентів.

3. По можливості протікати у зворотному напрямку на оборотні та необоротні.

Деякі реакції, наприклад реакція горіння етанолу практично необоротна, тобто. не можна створити умови, щоб вона протікала у зворотному напрямку.

Однак, існує багато реакцій, які в залежності від умов перебігу процесу можуть протікати як у прямому, так і у зворотному напрямках. Реакції здатні протікати як і прямому, і у зворотному напрямі називаються оборотні.

4. За типом розриву зв'язку – гомолітичні(Рівний розрив, кожен атом отримує по одному електрону) і гетеролітичні(Нерівний розрив - одному дістається пара електронів).

5. За тепловим ефектом екзотермічні(Виділення тепла) та ендотермічні(Поглинання тепла).

Реакції сполуки, як правило, будуть екзотермічними реакціями, а реакції розкладання – ендотермічними. Рідкісний виняток – реакція азоту з киснем ендотермічна N 2 + O 2 = 2NO – Q.

6. За агрегатним станом фаз.

Гомогенні(Реакція проходить в одній фазі, без меж розділу; реакції в газах або в розчинах).

Гетерогенні(Реакції, що проходять на межі розділу фаз).

7. По використанню каталізатора.

Каталізатор - речовина, що прискорює хімічну реакцію, але залишається хімічно незмінною.

Каталітичнібез використання каталізатора практично не йдуть і некаталітичні.

Класифікація органічних реакцій

Тип реакції	Радикальні	Нуклеофільні (N)	Електрофільні (E)
Заміщення (S)	Радикальне заміщення (S R)	Нуклеофільне заміщення (SN)	Електрофільне заміщення (SE)
Приєднання (А)	Радикальне приєднання (AR)	Нуклеофільне приєднання (AN)	Електрофільне приєднання (A E)
Відщеплення (Е) (елімінування)	Радикальне відщеплення (Е R)	Нуклеофільне відщеплення (Е N)	Електрофільне відщеплення (E E)

Електрофільними називають гетеролітичні реакції органічних сполук з електрофілами – частинками, що несуть цілий чи дрібний позитивний заряд. Вони поділяються на реакції електрофільного заміщення та електрофільного приєднання. Наприклад,

Н 2 С=СН 2 + Вr 2  BrCH 2 – CH 2 Br

Нуклеофільними називають гетеролітичні реакції органічних сполук із нуклеофілами – частинками, що несуть цілий чи дробовий негативний заряд. Вони поділяються на реакції нуклеофільного заміщення та нуклеофільного приєднання. Наприклад,

CH 3 Br + NaOH  CH 3 OH + NaBr

Радикальними (ланцюговими) називають хімічні реакції за участю радикалів, наприклад