Tính chất hóa học các chất được phát hiện trong các phản ứng hóa học khác nhau.

Sự biến đổi của các chất, kèm theo sự thay đổi thành phần và (hoặc) cấu trúc của chúng, được gọi là phản ứng hoá học. Định nghĩa sau đây thường được tìm thấy: phản ứng hóa học Gọi là quá trình biến đổi chất ban đầu (thuốc thử) thành chất cuối cùng (sản phẩm).

Các phản ứng hóa học được viết bằng các phương trình và sơ đồ hóa học chứa công thức của nguyên liệu ban đầu và sản phẩm phản ứng. TRONG phương trình hóa học, không giống như các sơ đồ, số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở bên trái và bên phải bằng nhau, điều này phản ánh định luật bảo toàn khối lượng.

Ở phía bên trái của phương trình, công thức của các chất ban đầu (thuốc thử) được viết, ở phía bên phải - các chất thu được do phản ứng hóa học (sản phẩm phản ứng, chất cuối cùng). Dấu bằng nối vế trái và bên phải, chỉ ra rằng tổng cộng nguyên tử khối của các chất tham gia phản ứng không đổi. Điều này đạt được bằng cách đặt các hệ số cân bằng hóa học số nguyên trước các công thức, cho thấy tỷ lệ định lượng giữa các chất phản ứng và sản phẩm phản ứng.

Phương trình hóa học có thể chứa thông tin bổ sung về các tính năng của phản ứng. Nếu phản ứng hoá học xảy ra dưới tác dụng của ảnh hưởng bên ngoài(nhiệt độ, áp suất, bức xạ, v.v.), điều này được biểu thị bằng một ký hiệu thích hợp, thường ở trên (hoặc "dưới") dấu bằng.

Số lượng lớn phản ứng hoá học có thể được nhóm thành một số loại phản ứng, được đặc trưng bởi các tính năng được xác định rõ.

BẰNG tính năng phân loại có thể chọn như sau:

1. Số lượng và thành phần nguyên liệu ban đầu và sản phẩm phản ứng.

2. trạng thái tập hợp chất phản ứng và sản phẩm phản ứng.

3. Số giai đoạn mà các chất tham gia phản ứng.

4. Bản chất của các hạt được chuyển giao.

5. Khả năng xảy ra phản ứng thuận và nghịch.

6. Ký tên hiệu ứng nhiệt tách tất cả các phản ứng thành: tỏa nhiệt phản ứng tiến hành theo hiệu ứng exo - giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt (Q> 0, ∆H<0):

C + O 2 \u003d CO 2 + Q

Và thu nhiệt phản ứng tiến hành với hiệu ứng nội sinh - sự hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt (Q<0, ∆H >0):

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

Những phản ứng như vậy là nhiệt hóa học.

Chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn từng loại phản ứng.

Phân loại theo số lượng và thành phần của thuốc thử và chất cuối cùng

1. Phản ứng kết nối

Trong các phản ứng của một hợp chất từ ​​​​một số chất phản ứng có thành phần tương đối đơn giản, thu được một chất có thành phần phức tạp hơn:

Theo quy luật, những phản ứng này đi kèm với sự giải phóng nhiệt, tức là. dẫn đến sự hình thành các hợp chất ổn định hơn và ít năng lượng hơn.

Phản ứng hoá hợp của các chất đơn giản luôn có tính chất oxi hoá khử. Phản ứng kết nối xảy ra giữa các chất phức tạp có thể xảy ra cả hai mà không thay đổi hóa trị:

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

và được phân loại là oxi hóa khử:

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3.

2. Phản ứng phân hủy

Phản ứng phân hủy dẫn đến sự hình thành một số hợp chất từ ​​​​một chất phức tạp:

A = B + C + D.

Các sản phẩm phân hủy của một chất phức tạp có thể là cả chất đơn giản và chất phức tạp.

Trong số các phản ứng phân hủy xảy ra mà không làm thay đổi trạng thái hóa trị, cần lưu ý sự phân hủy của hydrat tinh thể, bazơ, axit và muối của axit chứa oxy:

	ĐẾN
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.

Đặc biệt đặc trưng là các phản ứng oxi hóa khử phân hủy muối của axit nitric.

Phản ứng phân hủy trong hóa học hữu cơ được gọi là cracking:

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

hoặc khử hydro

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

3. Phản ứng thế

Trong các phản ứng thế, thông thường một chất đơn giản tương tác với một chất phức tạp, tạo thành một chất đơn giản khác và một chất phức tạp khác:

A + BC = AB + C.

Các phản ứng này phần lớn thuộc về phản ứng oxi hóa khử:

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 .

Ví dụ về các phản ứng thay thế không kèm theo sự thay đổi trạng thái hóa trị của các nguyên tử là rất ít. Cần lưu ý phản ứng của silicon dioxide với muối của axit chứa oxy, tương ứng với anhydrit dạng khí hoặc dễ bay hơi:

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

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

Đôi khi những phản ứng này được coi là phản ứng trao đổi:

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

4. Phản ứng trao đổi

phản ứng trao đổi Phản ứng giữa hai chất trao đổi các thành phần của chúng được gọi là:

AB + CD = AD + CB.

Nếu quá trình oxi hóa khử xảy ra trong các phản ứng thế thì phản ứng trao đổi luôn xảy ra mà không làm thay đổi trạng thái hóa trị của nguyên tử. Đây là nhóm phản ứng phổ biến nhất giữa các chất phức tạp - oxit, bazơ, axit và muối:

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

AgNO3 + KBr = AgBr + KNO3,

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

Trường hợp đặc biệt của các phản ứng trao đổi này là phản ứng trung hòa:

Hcl + KOH \u003d KCl + H 2 O.

Thông thường, các phản ứng này tuân theo quy luật cân bằng hóa học và diễn ra theo hướng có ít nhất một trong số các chất được loại bỏ khỏi quả cầu phản ứng ở dạng khí, chất dễ bay hơi, kết tủa hoặc hợp chất phân ly thấp (đối với dung dịch):

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. Chuyển phản ứng.

Trong các phản ứng chuyển, một nguyên tử hoặc một nhóm nguyên tử chuyển từ đơn vị cấu trúc này sang đơn vị cấu trúc khác:

AB + BC \u003d A + B 2 C,

A 2 B + 2CB 2 = ĐI 2 + ĐI 3 .

Ví dụ:

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

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

Phân loại phản ứng theo đặc điểm pha

Tùy thuộc vào trạng thái tập hợp của các chất phản ứng, các phản ứng sau đây được phân biệt:

1. Phản ứng khí

H 2 + Cl 2		2HCl.

2. Phản ứng trong dung dịch

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

3. Phản ứng giữa các chất rắn

	ĐẾN
CaO (tv) + SiO 2 (tv)	=	CaSiO 3 (TV)

Phân loại phản ứng theo số giai đoạn.

Pha được hiểu là một tập hợp các phần đồng nhất của một hệ thống có cùng tính chất vật lý và hóa học và được ngăn cách với nhau bởi một mặt phân cách.

Từ quan điểm này, toàn bộ các loại phản ứng có thể được chia thành hai loại:

1. Phản ứng đồng thể (một pha). Chúng bao gồm các phản ứng xảy ra trong pha khí và một số phản ứng xảy ra trong dung dịch.

2. Phản ứng dị thể (đa pha). Chúng bao gồm các phản ứng trong đó chất phản ứng và sản phẩm của phản ứng ở các pha khác nhau. Ví dụ:

phản ứng pha khí-lỏng

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

phản ứng pha khí-rắn

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

phản ứng pha lỏng-rắn

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

phản ứng pha lỏng-khí-rắn

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

Phân loại phản ứng theo loại tiểu phân mang theo

1. Phản ứng protolytic.

ĐẾN phản ứng protolytic bao gồm các quá trình hóa học, bản chất của nó là sự chuyển một proton từ chất phản ứng này sang chất phản ứng khác.

Sự phân loại này dựa trên lý thuyết protolytic của axit và bazơ, theo đó axit là bất kỳ chất nào tặng proton và bazơ là chất có thể nhận proton, ví dụ:

Phản ứng protolytic bao gồm phản ứng trung hòa và thủy phân.

2. Các phản ứng oxi hóa khử.

Chúng bao gồm các phản ứng trong đó các chất phản ứng trao đổi electron, đồng thời thay đổi trạng thái oxy hóa của các nguyên tử của các nguyên tố tạo nên chất phản ứng. Ví dụ:

Zn + 2H + → Zn 2 + + H 2 ,

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

Đại đa số các phản ứng hóa học đều là phản ứng oxi hóa khử, chúng đóng vai trò vô cùng quan trọng.

3. Phản ứng trao đổi phối tử.

Chúng bao gồm các phản ứng trong đó một cặp electron được chuyển giao với sự hình thành liên kết cộng hóa trị theo cơ chế cho-nhận. Ví dụ:

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

Fe + 5CO = ,

Al(OH)3 + NaOH = .

Một đặc điểm đặc trưng của các phản ứng trao đổi phối tử là sự hình thành các hợp chất mới, được gọi là phức chất, xảy ra mà không có sự thay đổi trạng thái oxy hóa.

4. Các phản ứng trao đổi nguyên tử - phân tử.

Loại phản ứng này bao gồm nhiều phản ứng thế được nghiên cứu trong hóa học hữu cơ, diễn ra theo cơ chế gốc, điện di hoặc nucleophile.

Phản ứng hóa học thuận nghịch và không thuận nghịch

Có thể đảo ngược là các quá trình hóa học như vậy, các sản phẩm của chúng có thể phản ứng với nhau trong cùng điều kiện mà chúng thu được, với sự hình thành các chất ban đầu.

Đối với các phản ứng thuận nghịch, phương trình thường được viết như sau:

Hai mũi tên ngược chiều chỉ ra rằng trong cùng điều kiện, cả phản ứng thuận và nghịch đều xảy ra đồng thời, ví dụ:

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

Các quá trình hóa học như vậy là không thể đảo ngược, các sản phẩm của chúng không thể phản ứng với nhau để tạo thành các chất ban đầu. Ví dụ về các phản ứng không thể đảo ngược là sự phân hủy muối Bertolet khi đun nóng:

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2,

hoặc oxy hóa glucose bằng oxy trong khí quyển:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O .

Cần phân biệt phản ứng hóa học với phản ứng hạt nhân. Kết quả của các phản ứng hóa học là tổng số nguyên tử của mỗi nguyên tố hóa học và thành phần đồng vị của nó không thay đổi. Phản ứng hạt nhân là một vấn đề khác - các quá trình biến đổi hạt nhân nguyên tử do tương tác của chúng với các hạt nhân hoặc hạt cơ bản khác, ví dụ, sự biến đổi nhôm thành magiê:

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

Việc phân loại các phản ứng hóa học là nhiều mặt, nghĩa là nó có thể dựa trên các dấu hiệu khác nhau. Nhưng dưới bất kỳ dấu hiệu nào trong số này, các phản ứng giữa các chất vô cơ và giữa các chất hữu cơ đều có thể được quy cho.

Xem xét việc phân loại các phản ứng hóa học theo các tiêu chí khác nhau.

I. Theo số lượng và thành phần chất tham gia phản ứng

Phản ứng xảy ra không làm thay đổi thành phần chất.

Trong hóa học vô cơ, các phản ứng như vậy bao gồm các quá trình thu được các biến đổi đẳng hướng của một nguyên tố hóa học, ví dụ:

C (than chì) ↔ C (kim cương)
S (hình thoi) ↔ S (đơn tà)
R (trắng) ↔ R (đỏ)
Sn (thiếc trắng) ↔ Sn (thiếc xám)
3O 2 (ôxi) ↔ 2O 3 (ôzôn)

Trong hóa học hữu cơ, loại phản ứng này có thể bao gồm các phản ứng đồng phân hóa xảy ra mà không làm thay đổi không chỉ thành phần định tính mà cả thành phần định lượng của các phân tử chất, ví dụ:

1. Đồng phân hóa ankan.

Phản ứng đồng phân hóa ankan có tầm quan trọng thực tế lớn, vì hydrocacbon của cấu trúc đồng phân có khả năng kích nổ thấp hơn.

2. Đồng phân hóa anken.

3. Đồng phân hóa alkynes (phản ứng của A. E. Favoursky).

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

etylaxetilen đimetylaxetilen

4. Đồng phân hóa haloalkan (A. E. Favoursky, 1907).

5. Đồng phân hóa amoni xyanua khi đun nóng.

Lần đầu tiên, urê được tổng hợp bởi F. Wehler vào năm 1828 bằng cách đồng phân hóa amoni xyanate khi đun nóng.

Phản ứng đi kèm với sự thay đổi thành phần của một chất

Có bốn loại phản ứng như vậy: hợp chất, phân hủy, thay thế và trao đổi.

1. Phản ứng thế là phản ứng trong đó từ hai chất trở lên tạo thành một phức chất

Trong hóa học vô cơ, toàn bộ các phản ứng hợp chất có thể được xem xét, ví dụ, bằng cách sử dụng ví dụ về các phản ứng để thu được axit sunfuric từ lưu huỳnh:

1. Thu được lưu huỳnh oxit (IV):

S + O 2 \u003d SO - một chất phức tạp được hình thành từ hai chất đơn giản.

2. Thu được lưu huỳnh oxit (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - một chất phức tạp được hình thành từ một chất đơn giản và phức tạp.

3. Thu được axit sunfuric:

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 - một phức chất được hình thành từ hai chất phức tạp.

Một ví dụ về phản ứng hợp chất trong đó một phức chất được hình thành từ nhiều hơn hai nguyên liệu ban đầu là giai đoạn cuối cùng trong quá trình sản xuất axit nitric:

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

Trong hóa học hữu cơ, các phản ứng hợp chất thường được gọi là "phản ứng cộng". Toàn bộ các phản ứng như vậy có thể được xem xét trên ví dụ về khối phản ứng đặc trưng cho tính chất của các chất không bão hòa, chẳng hạn như etilen:

1. Phản ứng hiđro hoá - cộng hiđro:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3

etilen → etan

2. Phản ứng hiđrat hóa - cộng nước.

3. Phản ứng trùng hợp.

2. Phản ứng phân huỷ là phản ứng trong đó từ một phức chất phức tạp tạo thành nhiều chất mới.

Trong hóa học vô cơ, toàn bộ các phản ứng như vậy có thể được xem xét trong khối các phản ứng để thu được oxy bằng phương pháp phòng thí nghiệm:

1. Sự phân hủy thủy ngân (II) oxit - hai chất đơn giản được hình thành từ một chất phức tạp.

2. Sự phân hủy kali nitrat - từ một chất phức tạp, một chất đơn giản và một chất phức tạp được hình thành.

3. Sự phân hủy của thuốc tím - từ một chất phức tạp, hai chất phức tạp và một chất đơn giản được hình thành, tức là ba chất mới.

Trong hóa học hữu cơ, có thể xét các phản ứng phân hủy trên khối các phản ứng điều chế etilen trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp:

1. Phản ứng dehydrat hóa (tách nước) của etanol:

C 2 H 5 OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O

2. Phản ứng dehydro hóa (tách hydro) của etan:

CH 3 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + H 2

hoặc CH 3 -CH 3 → 2C + ZH 2

3. Phản ứng crackinh (tách) propan:

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

3. Phản ứng thế là phản ứng trong đó nguyên tử của chất đơn giản thay thế nguyên tử của nguyên tố trong chất phức tạp.

Trong hóa học vô cơ, một ví dụ về các quá trình như vậy là một khối các phản ứng đặc trưng cho các tính chất của kim loại, ví dụ:

1. Tương tác của kim loại kiềm, kiềm thổ với nước:

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

2. Tương tác của kim loại với axit trong dung dịch:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

3. Tương tác của kim loại với muối trong dung dịch:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

4. Luyện kim:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr

Đối tượng nghiên cứu của hóa học hữu cơ không phải là các chất đơn giản mà chỉ là các hợp chất. Do đó, như một ví dụ về phản ứng thay thế, chúng tôi đưa ra tính chất đặc trưng nhất của các hợp chất bão hòa, đặc biệt là metan, khả năng các nguyên tử hydro của nó được thay thế bằng các nguyên tử halogen. Một ví dụ khác là brom hóa một hợp chất thơm (benzen, toluen, anilin).

C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

benzen → bromobenzen

Chúng ta hãy chú ý đến tính đặc thù của phản ứng thế trong các chất hữu cơ: kết quả của những phản ứng như vậy, không phải một chất đơn giản và phức tạp được hình thành, như trong hóa học vô cơ, mà là hai chất phức tạp.

Trong hóa học hữu cơ, phản ứng thế cũng bao gồm một số phản ứng giữa hai chất phức tạp, ví dụ, nitrat hóa benzen. Nó chính thức là một phản ứng trao đổi. Thực tế rằng đây là một phản ứng thay thế chỉ trở nên rõ ràng khi xem xét cơ chế của nó.

4. Phản ứng trao đổi là phản ứng trong đó hai chất phức tạp trao đổi các thành phần cấu tạo của chúng

Các phản ứng này đặc trưng cho tính chất của chất điện phân và diễn ra trong dung dịch theo quy tắc Berthollet, nghĩa là chỉ khi kết tủa, khí hoặc chất phân ly thấp (ví dụ H 2 O) được hình thành.

Trong hóa học vô cơ, đây có thể là một khối phản ứng đặc trưng, ​​ví dụ, tính chất của kiềm:

1. Phản ứng trung hoà tạo thành muối và nước.

2. Phản ứng giữa kiềm và muối tạo thành khí.

3. Phản ứng giữa kiềm và muối tạo thành kết tủa:

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

hoặc ở dạng ion:

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

Trong hóa học hữu cơ, người ta có thể xem xét một khối phản ứng đặc trưng, ​​ví dụ, tính chất của axit axetic:

1. Phản ứng tạo thành chất điện ly yếu - H 2 O:

CH 3 COOH + NaOH → Na(CH3COO) + H 2 O

2. Phản ứng kèm theo sự tạo thành chất khí:

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

3. Phản ứng có tạo kết tủa:

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. Bằng cách thay đổi trạng thái oxy hóa của các nguyên tố hóa học tạo thành các chất

Trên cơ sở này, các phản ứng sau đây được phân biệt:

1. Phản ứng xảy ra khi có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tố hay còn gọi là phản ứng oxi hóa khử.

Chúng bao gồm nhiều phản ứng, bao gồm tất cả các phản ứng thế, cũng như các phản ứng kết hợp và phân hủy trong đó có ít nhất một chất đơn giản tham gia, ví dụ:

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

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

Các phản ứng oxi hóa khử phức tạp được tổng hợp bằng phương pháp thăng bằng electron.

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

Trong hóa học hữu cơ, tính chất của andehit có thể dùng làm ví dụ nổi bật về phản ứng oxi hóa khử.

1. Chúng bị khử thành ancol tương ứng:

Anđehit bị oxi hóa thành axit tương ứng:

2. Phản ứng xảy ra không làm thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố hóa học.

Chúng bao gồm, ví dụ, tất cả các phản ứng trao đổi ion, cũng như nhiều phản ứng hợp chất, nhiều phản ứng phân hủy, phản ứng este hóa:

HCOOH + CHgOH = HSOCH 3 + H 2 O

III. Bằng hiệu ứng nhiệt

Theo hiệu ứng nhiệt, các phản ứng được chia thành tỏa nhiệt và thu nhiệt.

1. Phản ứng tỏa nhiệt xảy ra với sự giải phóng năng lượng.

Chúng bao gồm hầu hết tất cả các phản ứng hợp chất. Một ngoại lệ hiếm hoi là các phản ứng thu nhiệt của quá trình tổng hợp oxit nitric (II) từ nitơ và oxy và phản ứng của khí hydro với iốt rắn.

Các phản ứng tỏa nhiệt tiến hành giải phóng ánh sáng được gọi là phản ứng đốt cháy. Quá trình hydro hóa ethylene là một ví dụ về phản ứng tỏa nhiệt. Nó chạy ở nhiệt độ phòng.

2. Phản ứng thu nhiệt diễn ra với sự hấp thụ năng lượng.

Rõ ràng, hầu hết tất cả các phản ứng phân hủy sẽ áp dụng cho chúng, ví dụ:

1. Nung đá vôi

2. Cracking butan

Lượng năng lượng được giải phóng hoặc hấp thụ do phản ứng được gọi là hiệu ứng nhiệt của phản ứng và phương trình của phản ứng hóa học biểu thị hiệu ứng này được gọi là phương trình nhiệt hóa học:

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. Theo trạng thái tập hợp các chất phản ứng (thành phần pha)

Theo trạng thái tổng hợp của các chất tham gia phản ứng, có:

1. Phản ứng dị thể - phản ứng trong đó các chất phản ứng và sản phẩm phản ứng ở các trạng thái tổng hợp khác nhau (ở các pha khác nhau).

2. Phản ứng đồng thể - phản ứng trong đó chất phản ứng và sản phẩm phản ứng ở cùng một trạng thái tập hợp (trong một giai đoạn).

V. Theo sự tham gia của chất xúc tác

Theo sự tham gia của chất xúc tác có:

1. Phản ứng không có xúc tác là phản ứng không có sự tham gia của chất xúc tác.

2. Phản ứng xảy ra khi có chất xúc tác tham gia. Vì tất cả các phản ứng sinh hóa xảy ra trong tế bào của các sinh vật sống đều diễn ra với sự tham gia của các chất xúc tác sinh học đặc biệt có bản chất protein - enzyme, nên tất cả chúng đều thuộc loại xúc tác hay chính xác hơn là enzyme. Cần lưu ý rằng hơn 70% ngành công nghiệp hóa chất sử dụng chất xúc tác.

VI. Đối với

Theo hướng có:

1. Phản ứng thuận nghịch xảy ra trong những điều kiện nhất định chỉ theo một hướng. Chúng bao gồm tất cả các phản ứng trao đổi kèm theo sự hình thành chất kết tủa, khí hoặc chất ít phân ly (nước) và tất cả các phản ứng đốt cháy.

2. Phản ứng thuận nghịch trong các điều kiện này xảy ra đồng thời theo hai hướng ngược nhau. Hầu hết các phản ứng này là.

Trong hóa học hữu cơ, dấu hiệu thuận nghịch thể hiện ở tên gọi - từ trái nghĩa của các quá trình:

Hydro hóa - khử hydro,

Hydrat hóa - mất nước,

Phản ứng trùng hợp - khử trùng hợp.

Tất cả các phản ứng este hóa đều có thể đảo ngược (quá trình ngược lại, như bạn biết, được gọi là quá trình thủy phân) và quá trình thủy phân protein, este, carbohydrate, polynucleotide. Tính thuận nghịch của các quá trình này làm cơ sở cho đặc tính quan trọng nhất của cơ thể sống - quá trình trao đổi chất.

VII. Theo cơ chế của dòng chảy, có:

1. Phản ứng triệt để diễn ra giữa các gốc và các phân tử được hình thành trong quá trình phản ứng.

Như bạn đã biết, trong mọi phản ứng, liên kết hóa học cũ bị phá vỡ và liên kết hóa học mới được hình thành. Phương thức phá vỡ liên kết trong phân tử chất ban đầu quyết định cơ chế (đường đi) của phản ứng. Nếu chất được hình thành bởi liên kết cộng hóa trị, thì có thể có hai cách để phá vỡ liên kết này: tán huyết và dị thể. Ví dụ, đối với các phân tử Cl 2 , CH 4 , v.v., xảy ra hiện tượng tan huyết làm đứt liên kết, dẫn đến hình thành các hạt có electron độc thân, tức là các gốc tự do.

Các gốc thường được hình thành khi các liên kết bị phá vỡ trong đó các cặp electron dùng chung được phân bố xấp xỉ bằng nhau giữa các nguyên tử (liên kết cộng hóa trị không phân cực), nhưng nhiều liên kết phân cực cũng có thể bị phá vỡ theo cách tương tự, đặc biệt khi phản ứng diễn ra trong pha khí và dưới tác động của ánh sáng. , chẳng hạn như trong trường hợp các quá trình đã thảo luận ở trên - sự tương tác của C 12 và CH 4 - . Các gốc tự do có tính phản ứng cao, vì chúng có xu hướng hoàn thành lớp electron của mình bằng cách lấy một electron từ một nguyên tử hoặc phân tử khác. Ví dụ, khi một gốc clo va chạm với một phân tử hydro, nó sẽ phá vỡ cặp electron dùng chung liên kết các nguyên tử hydro và tạo thành liên kết cộng hóa trị với một trong các nguyên tử hydro. Nguyên tử hydro thứ hai, trở thành một gốc, tạo thành một cặp electron chung với electron chưa ghép cặp của nguyên tử clo từ phân tử Cl 2 đang sụp đổ, dẫn đến gốc clo tấn công một phân tử hydro mới, v.v.

Các phản ứng là một chuỗi các chuyển hóa nối tiếp nhau gọi là phản ứng dây chuyền. Để phát triển lý thuyết về phản ứng dây chuyền, hai nhà hóa học xuất sắc - người đồng hương của chúng tôi N. N. Semenov và người Anh S. A. Hinshelwood đã được trao giải thưởng Nobel.
Phản ứng thế giữa clo và metan tiến hành tương tự:

Hầu hết các phản ứng đốt cháy các chất hữu cơ và vô cơ, phản ứng tổng hợp nước, amoniac, trùng hợp etilen, vinyl clorua… đều diễn ra theo cơ chế triệt để.

2. Phản ứng ion xảy ra giữa các ion đã có hoặc được tạo thành trong quá trình phản ứng.

Phản ứng ion điển hình là tương tác giữa các chất điện ly trong dung dịch. Các ion được hình thành không chỉ trong quá trình phân ly chất điện phân trong dung dịch mà còn dưới tác động của phóng điện, đốt nóng hoặc bức xạ. Ví dụ, tia γ chuyển các phân tử nước và metan thành các ion phân tử.

Theo một cơ chế ion khác, xảy ra các phản ứng cộng hiđro halogenua, hiđro, halogen với anken, oxi hóa và khử nước của ancol, thay thế hiđroxyl ancol bằng halogen; phản ứng đặc trưng cho tính chất của anđehit và axit. Các ion trong trường hợp này được hình thành do sự phá vỡ dị thể của các liên kết phân cực cộng hóa trị.

VIII. Theo loại năng lượng

bắt đầu phản ứng có:

1. Phản ứng quang hóa. Chúng được bắt đầu bởi năng lượng ánh sáng. Ngoài các quá trình quang hóa tổng hợp HCl hoặc phản ứng của khí metan với clo ở trên, chúng bao gồm việc sản xuất ôzôn trong tầng đối lưu như một chất gây ô nhiễm khí quyển thứ cấp. Trong trường hợp này, oxit nitric (IV) đóng vai trò chính, tạo thành các gốc oxy dưới tác động của ánh sáng. Các gốc tự do này tương tác với các phân tử oxy, tạo ra ozone.

Sự hình thành ôzôn tiếp tục miễn là có đủ ánh sáng, vì NO có thể tương tác với các phân tử oxy để tạo thành NO 2 giống như vậy. Sự tích tụ ôzôn và các chất ô nhiễm không khí thứ cấp khác có thể dẫn đến sương mù quang hóa.

Loại phản ứng này cũng bao gồm quá trình quan trọng nhất xảy ra trong tế bào thực vật - quang hợp, tên của quá trình này đã nói lên điều đó.

2. Phản ứng phóng xạ. Chúng được bắt đầu bằng bức xạ năng lượng cao - tia X, bức xạ hạt nhân (tia γ, hạt a - He 2+, v.v.). Với sự trợ giúp của các phản ứng bức xạ, quá trình polyme hóa phóng xạ, phân hủy phóng xạ (phân hủy bức xạ), v.v., được thực hiện rất nhanh.

Ví dụ, thay vì sản xuất phenol hai giai đoạn từ benzen, nó có thể thu được bằng sự tương tác của benzen với nước dưới tác động của bức xạ. Trong trường hợp này, các gốc [OH] và [H] được hình thành từ các phân tử nước mà benzen phản ứng tạo thành phenol:

C 6 H 6 + 2 [OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O

Quá trình lưu hóa cao su có thể được thực hiện mà không cần lưu huỳnh bằng phương pháp lưu hóa phóng xạ và cao su thu được sẽ không tệ hơn cao su truyền thống.

3. Phản ứng điện hóa. Chúng được bắt đầu bởi một dòng điện. Ngoài các phản ứng điện phân mà bạn đã biết, chúng tôi cũng chỉ ra các phản ứng điện phân, ví dụ, các phản ứng sản xuất công nghiệp các chất oxy hóa vô cơ

4. Phản ứng nhiệt hóa học. Chúng được bắt đầu bằng năng lượng nhiệt. Chúng bao gồm tất cả các phản ứng thu nhiệt và nhiều phản ứng tỏa nhiệt đòi hỏi nguồn cung cấp nhiệt ban đầu, nghĩa là bắt đầu quá trình.

Sự phân loại các phản ứng hóa học trên được phản ánh trong sơ đồ.

Việc phân loại các phản ứng hóa học, giống như tất cả các cách phân loại khác, là có điều kiện. Các nhà khoa học đã đồng ý chia các phản ứng thành các loại nhất định theo các dấu hiệu mà họ xác định được. Nhưng hầu hết các biến đổi hóa học có thể được quy cho các loại khác nhau. Cho ví dụ, hãy nêu đặc điểm của quá trình tổng hợp amoniac.

Đây là một phản ứng hợp chất, oxi hóa khử, tỏa nhiệt, thuận nghịch, xúc tác, dị thể (chính xác hơn là xúc tác không đồng nhất), dẫn đến giảm áp suất trong hệ thống. Để quản lý thành công quy trình, tất cả các thông tin trên phải được tính đến. Một phản ứng hóa học cụ thể luôn đa chất, nó được đặc trưng bởi các tính năng khác nhau.

Sở Giáo dục Vùng Ivanovo

Cơ sở giáo dục nghề nghiệp ngân sách nhà nước khu vực

Cao Đẳng Công Nghệ Miền Nam

PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP

MỞ BÀI HÓA HỌC

Về chủ đề:

« Phân loại phản ứng hóa học»

Giảng viên: Vdovin Yu.A.

Tốt:TÔI

Nhóm: 39-40

Ngọc Sát - 2017

Chủ đề bài học:	Phân loại phản ứng hóa học
Mục tiêu bài học:	Mở rộng và khắc sâu kiến ​​thức về phản ứng hoá học, so sánh với các loại hiện tượng khác. Tìm hiểu để làm nổi bật các tính năng thiết yếu có thể được sử dụng làm cơ sở để phân loại các phản ứng hóa học. Xem xét việc phân loại các phản ứng hóa học theo các tiêu chí khác nhau.
Mục tiêu bài học:	1. Giáo dục - hệ thống hóa, khái quát hóa và đào sâu kiến ​​​​thức của học sinh về các phản ứng hóa học và phân loại chúng, phát triển kỹ năng làm việc độc lập, khả năng viết phương trình phản ứng và đặt hệ số, chỉ ra các loại phản ứng, rút ​​​​ra kết luận và khái quát hóa. 2. Phát triển - phát triển văn hóa lời nói sử dụng các thuật ngữ và công thức hóa học, phát triển khả năng nhận thức, tư duy, chú ý. 3. Giáo dục - giáo dục tính tự lập, kiên trì, chu đáo, bao dung.
Loại bài học:	kết hợp
Thiết bị và thuốc thử:	Thuốc thử: Amoni nitrat, natri hydroxit, amoni hydroxit, đồng (II) sunfat, natri cacbonat, axit clohydric, kali hexacyanoferrat (III), sắt (III) clorua, thuốc tím, axit sunfuric, etanol. Thiết bị: Ống nghiệm, chai đựng dung dịch, pipet, giá đỡ, đĩa Petri, đĩa bay hơi bằng sứ, que thủy tinh, bông gòn, khay kim loại.
Phương pháp giảng dạy	Lời nói (đối thoại, giải thích) Phương pháp học tập dựa trên vấn đề, kinh nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Các hình thức làm việc:	cá nhân, trực diện.

Kế hoạch bài học:

Trong các lớp học:

1. Thời điểm tổ chức (1 phút)

Một lời chào;

B) Biện pháp phòng ngừa an toàn;

2. Động lực (2 phút)

Giới thiệu:

Một số lượng lớn các phản ứng diễn ra trong thế giới xung quanh chúng ta. Ở đây chúng ta chỉ đang ngồi, đang đứng, đang đi đâu đó và trong mỗi tế bào của cơ thể mỗi giây đều có hàng chục, hàng trăm nghìn sự chuyển hóa chất này thành chất khác.

Hầu như tốt như một sinh vật sống và vật chất vô tri. Ở đâu đó bây giờ, ngay tại thời điểm này, một chu trình hóa học đang diễn ra: một số phân tử biến mất, những phân tử khác phát sinh và những quá trình này không bao giờ dừng lại.

Nếu tất cả chúng đột ngột ngừng hoạt động, thế giới sẽ trở nên im lặng. Làm thế nào để ghi nhớ sự đa dạng của các quá trình hóa học, làm thế nào để điều hướng chúng một cách thực tế? Làm thế nào để các nhà sinh học quản lý để điều hướng sự đa dạng của các sinh vật sống? (tạo tình huống có vấn đề).

Gợi ý trả lời: Trong bất kỳ ngành khoa học nào cũng sử dụng kỹ thuật phân loại cho phép người ta chia toàn bộ tập hợp các đối tượng thành các nhóm theo các đặc điểm chung.

Hãy hình thành chủ đề của bài học: Phân loại phản ứng hóa học.

Bất kỳ bài học nên có mục tiêu.

Hãy hình thành mục tiêu của bài học hôm nay?

Chúng ta nên xem xét điều gì?

Điều gì đáng học hỏi?

Xem xét các phân loại có thể có của các phản ứng hóa học.

Tìm hiểu để làm nổi bật các dấu hiệu mà việc phân loại các phản ứng được thực hiện.

Việc sử dụng phân loại các phản ứng hóa học là gì?

Câu trả lời gợi ý: Nó giúp khái quát hóa, cấu trúc kiến ​​​​thức về các quá trình hóa học, làm nổi bật điểm chung và dự đoán, dựa trên kiến ​​​​thức hiện có, một điều gì đó khác chưa biết, nhưng tương tự như điều đã biết.

Và kiến ​​​​thức về phân loại phản ứng hóa học có thể được áp dụng ở đâu trong thực tế của bạn?

Câu trả lời gợi ý: một số loại phản ứng hóa học có thể hữu ích cho chúng ta trong các hoạt động thực tế. Ví dụ, một hiện tượng quan trọng đối với bạn là mạ điện dựa trên các quá trình oxi hóa khử. Tôi nghĩ rằng khái niệm "tế bào Galvanic" rất quen thuộc với bạn!

Ngoài ra, kiến ​​thức về loại phản ứng hóa học của một quá trình có thể giúp quản lý quá trình này.

3. Hiện thực hóa kiến ​​thức (6 phút)

A) Làm bài với các tấm thẻ về sự khác biệt giữa các quá trình vật lý và các phản ứng hóa học (2 phút).

Nhiệm vụ được thực hiện bởi một học sinh trên bảng từ và song song với phần trình bày theo nhóm.

Hãy xem những hiện tượng này được biết đến với tất cả các bạn. Chia chúng thành các nhóm. Đặt tên cho các nhóm và định nghĩa từng nhóm.

B) Lặp lại các biện pháp phòng ngừa an toàn

Tiến hành các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm (3 phút)

Và làm thế nào chúng ta có thể biết rằng chúng ta có một phản ứng hóa học đang diễn ra?

Câu trả lời gợi ý #1: Tiêu chí.

Câu trả lời gợi ý #2: Mưa, thoát khí, v.v.

Và bây giờ tôi đề nghị bạn lao vào bầu không khí của chủ nghĩa kinh nghiệm và trở thành người thử nghiệm. Trước mặt bạn là những ống nghiệm và lọ đựng thuốc thử. Trong lĩnh vực làm việc, trong nhiệm vụ số 2, các phương pháp kinh nghiệm được chỉ định. Làm những thí nghiệm này. Ghi kết quả thí nghiệm vào bảng “Dấu hiệu của các phản ứng hóa học”.

	Dấu hiệu rò rỉ	sơ đồ phản ứng
	Sự xuất hiện của một mùi
	Sự kết tủa
	Hòa tan kết tủa
	tiến hóa khí
	Thay đổi màu sắc
	phát xạ nhẹ
	Lựa chọn hoặc hấp thụ nhiệt

4 . Học tài liệu mới (15 tối thiểu)

Chúng ta đã thấy rằng các phản ứng hóa học thường kèm theo hiệu ứng. Một số hiệu ứng tương tự được lấy làm cơ sở cho các loại phân loại ...

Đúng vậy, các phản ứng hóa học được phân thành nhiều loại khác nhau, do đó, cùng một phản ứng hóa học có thể được xem xét và phân loại theo nhiều cách khác nhau.

A) Phân loại theo số lượng và thành phần của thuốc thử và sản phẩm của chúng:

kết nối

mở rộng

thay người

Một trang trình bày các ví dụ về phản ứng hóa học.

Các bác so sánh các phương trình phản ứng và xây dựng định nghĩa lớp dựa trên phân tích so sánh này. Điều tương tự cũng xảy ra với các loại khác.

B) Bằng tác dụng nhiệt

tỏa nhiệt

thu nhiệt

B) Bằng cách thay đổi mức độ oxi hóa

oxi hóa khử

Không thay đổi trạng thái oxy hóa

D) Theo thành phần pha

đồng nhất

không đồng nhất

D) Về việc sử dụng chất xúc tác

xúc tác

không xúc tác

e) Hướng:

có thể đảo ngược

không thể đảo ngược

5. Vận dụng và củng cố kiến ​​thức (15 phút)

Và bây giờ là lúc để áp dụng kiến ​​​​thức của chúng tôi.

Các chàng trai thực hiện các nhiệm vụ 3-5 của lĩnh vực làm việc.

3. Đối diện với mỗi thuật ngữ liên quan đến lớp phản ứng hóa học, dán định nghĩa mong muốn.

phản ứng kết nối	Phản ứng trong đó hai hay nhiều chất tạo thành một hợp chất
phản ứng phân hủy	Phản ứng trong đó một số chất mới được hình thành từ một chất phức tạp.
phản ứng thay thế	Phản ứng trong đó các nguyên tử của một chất đơn giản thay thế các nguyên tử của một trong các nguyên tố trong một chất phức tạp.
phản ứng trao đổi	Phản ứng trong đó hai hợp chất trao đổi thành phần của họ.
phản ứng tỏa nhiệt	Các phản ứng tiến hành với sự giải phóng nhiệt.
phản ứng thu nhiệt	Phản ứng tiến hành với sự hấp thụ nhiệt.
phản ứng xúc tác	Phản ứng xảy ra có sự tham gia của chất xúc tác.
Phản ứng không xúc tác	Phản ứng xảy ra không cần chất xúc tác.
oxi hóa khử	Phản ứng xảy ra với sự thay đổi trạng thái oxy hóa của các nguyên tố tạo thành các chất tham gia phản ứng.
Phản ứng thuận nghịch	Các phản ứng hóa học xảy ra đồng thời theo hai hướng ngược nhau - thuận và nghịch.
phản ứng không thể đảo ngược	Phản ứng hóa học, do đó các chất ban đầu được chuyển đổi gần như hoàn toàn thành sản phẩm cuối cùng.
phản ứng đồng nhất	Các phản ứng diễn ra trong môi trường đồng nhất, chẳng hạn như hỗn hợp khí hoặc dung dịch.
phản ứng dị thể	Phản ứng xảy ra giữa các chất trong môi trường dị thể.

Kiểm tra công việc diễn ra trên slide thuyết trình.

4. Liên hệ các phản ứng hoá học với lớp của chúng:

phản ứng kết nối
phản ứng phân hủy
phản ứng thay thế
phản ứng trao đổi
phản ứng tỏa nhiệt

Phản ứng hóa học (hiện tượng hóa học)- đây là những quá trình do các chất khác được hình thành từ một số chất khác với chất ban đầu về thành phần hoặc cấu trúc. Trong quá trình xảy ra các phản ứng hóa học, không có sự thay đổi số lượng nguyên tử của nguyên tố này hay nguyên tố khác, không có sự chuyển hóa của các đồng vị.

Việc phân loại các phản ứng hóa học rất đa dạng, có thể dựa trên nhiều đặc điểm khác nhau: số lượng và thành phần của chất phản ứng và sản phẩm phản ứng, hiệu ứng nhiệt, khả năng đảo ngược, v.v.

I. Phân loại phản ứng theo số lượng và thành phần chất phản ứng

A. Phản ứng xảy ra không làm thay đổi thành phần chất . Đây là vô số phép biến đổi đẳng tích của các chất đơn giản (ví dụ: oxi ↔ ozon (3O 2 ↔ 2O 3), thiếc trắng ↔ thiếc xám); quá trình chuyển đổi với sự thay đổi nhiệt độ của một số chất rắn từ trạng thái tinh thể này sang trạng thái tinh thể khác - biến đổi đa hình(ví dụ: tinh thể thủy ngân (II) iotua màu đỏ khi đun nóng biến thành chất màu vàng có cùng thành phần, khi làm nguội thì xảy ra quá trình ngược lại); phản ứng đồng phân hóa (ví dụ: NH 4 OCN ↔ (NH 2) 2 CO), v.v.

B. Phản ứng xảy ra có sự thay đổi thành phần các chất phản ứng.

phản ứng kết nối Phản ứng trong đó hai hoặc nhiều nguyên liệu ban đầu tạo thành một hợp chất mới. Các chất nguồn có thể vừa đơn giản vừa phức tạp, ví dụ:

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.

phản ứng phân hủy là phản ứng trong đó từ một phức chất ban đầu tạo thành hai hay nhiều chất mới. Các chất được hình thành trong các phản ứng thuộc loại này có thể vừa đơn giản vừa phức tạp, ví dụ:

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

phản ứng thay thế- Là những quá trình trong đó nguyên tử của chất đơn giản thay thế nguyên tử của nguyên tố trong chất phức tạp. Vì một chất đơn giản nhất thiết phải tham gia vào các phản ứng thay thế với tư cách là một trong những thuốc thử, nên hầu hết tất cả các biến đổi thuộc loại này đều là oxi hóa khử, ví dụ:

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.

phản ứng trao đổi là những phản ứng trong đó hai hợp chất trao đổi các thành phần của chúng. Phản ứng trao đổi có thể tiến hành trực tiếp giữa hai thuốc thử mà không cần dung môi tham gia, ví dụ: H 2 SO 4 + 2KOH \u003d K 2 SO 4 + 2H 2 O;SiO 2 (tv) + 4HF (g) \u003d SiF 4 + 2H 2 O .

Phản ứng trao đổi xảy ra trong dung dịch các chất điện li được gọi là phản ứng trao đổi ion. Những phản ứng như vậy chỉ có thể xảy ra nếu một trong những chất được tạo thành là chất điện ly yếu, được giải phóng khỏi quả cầu phản ứng ở dạng khí hoặc chất ít hòa tan (quy tắc Berthollet):

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

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

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

II. Phân loại phản ứng theo hiệu ứng nhiệt

MỘT. Các phản ứng tiến hành với việc giải phóng năng lượng nhiệt –phản ứng tỏa nhiệt (+Q).

b. Phản ứng tiến hành với sự hấp thụ nhiệt –phản ứng thu nhiệt (-Q).

hiệu ứng nhiệt Phản ứng đề cập đến lượng nhiệt được giải phóng hoặc hấp thụ do phản ứng hóa học. Phương trình phản ứng biểu thị hiệu ứng nhiệt gọi là nhiệt hóa học. Thật thuận tiện khi đưa ra giá trị hiệu ứng nhiệt của phản ứng trên 1 mol của một trong những chất tham gia phản ứng, do đó, trong các phương trình nhiệt hóa, người ta thường có thể tìm thấy các hệ số phân số:

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

Tỏa nhiệt là tất cả các phản ứng đốt cháy, phần lớn các phản ứng oxy hóa và kết hợp. Phản ứng phân hủy thường cần năng lượng.

bài giảng 2

Phản ứng hoá học. Phân loại phản ứng hóa học.

phản ứng oxi hóa khử

Các chất tương tác với nhau trải qua những thay đổi và biến đổi khác nhau. Ví dụ, than cháy để tạo thành carbon dioxide. Berili, tương tác với oxy trong khí quyển, biến thành oxit berili.

Hiện tượng trong đó một số chất bị biến đổi thành những chất khác với chất ban đầu về thành phần và tính chất, đồng thời không có sự thay đổi về thành phần hạt nhân nguyên tử được gọi là hiện tượng hóa học. Quá trình oxy hóa sắt, đốt cháy, thu được kim loại từ quặng - tất cả đều là hiện tượng hóa học.

Cần phải phân biệt giữa các hiện tượng hóa học và vật lý.

Trong các hiện tượng vật lý, hình thức hoặc trạng thái vật lý của một chất thay đổi hoặc các chất mới được hình thành do sự thay đổi thành phần hạt nhân của các nguyên tử. Ví dụ, khi khí amoniac tương tác với nitơ lỏng, đầu tiên amoniac chuyển sang trạng thái lỏng và sau đó chuyển sang trạng thái rắn. Đây không phải là một hiện tượng hóa học, mà là một hiện tượng vật lý, bởi vì. thành phần của chất không thay đổi. Một số hiện tượng dẫn đến giáo dục. Chất mới được xếp vào loại vật chất. Ví dụ, đó là các phản ứng hạt nhân, do đó các nguyên tử của các nguyên tố khác được hình thành từ hạt nhân của một nguyên tố.

Hiện tượng vật lý vì và hóa học phổ biến: dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại, rèn và nấu chảy kim loại, giải phóng nhiệt, biến nước thành băng hoặc hơi nước. Vân vân.

Hiện tượng hóa học luôn đi kèm với hiện tượng vật lý. Ví dụ, trong quá trình đốt cháy magiê, nhiệt và ánh sáng được giải phóng, trong một tế bào mạ điện, do phản ứng hóa học, một dòng điện phát sinh.

Theo thuyết nguyên tử, phân tử và định luật bảo toàn khối lượng của một chất, từ các nguyên tử của các chất tham gia phản ứng tạo thành các chất mới cả đơn giản và phức tạp và tổng số nguyên tử của mỗi chất phần tử luôn không đổi.

Hiện tượng hóa học xảy ra do dòng các phản ứng hóa học.

Phản ứng hóa học được phân loại theo các tiêu chí khác nhau.

1. Dựa vào sự toả nhiệt hay hấp thụ nhiệt. Các phản ứng tỏa nhiệt được gọi là tỏa nhiệt. Ví dụ, phản ứng tạo thành hiđro clorua từ hiđro và clo:

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

Các phản ứng thu nhiệt từ môi trường gọi là phản ứng thu nhiệt. Ví dụ, phản ứng tạo thành oxit nitric (II) từ nitơ và oxy, xảy ra ở nhiệt độ cao:

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

Lượng nhiệt tỏa ra hay thu vào của phản ứng gọi là hiệu ứng nhiệt của phản ứng. Nhánh hóa học nghiên cứu các hiệu ứng nhiệt của các phản ứng hóa học được gọi là nhiệt hóa học. Chúng tôi sẽ nói về điều này một cách chi tiết khi nghiên cứu phần "Năng lượng của các phản ứng hóa học".

2. Theo sự thay đổi số lượng chất đầu và chất cuối, người ta chia các phản ứng thành các loại sau: kết nối, phân rã và trao đổi .

Phản ứng trong đó hai hay nhiều chất tạo thành một chất mới gọi là phản ứng hợp chất :

Ví dụ, sự tương tác của hydro clorua với amoniac:

HCI + NH3 = NH4CI

Hoặc đốt cháy magiê:

2Mg + O2 = 2MgO

Những phản ứng trong đó từ một chất tạo thành nhiều chất mới gọi là phản ứng phân hủy .

Ví dụ, phản ứng phân hủy của hydro iodide

2HI \u003d H 2 + I 2

Hoặc phân hủy thuốc tím:

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

Các phản ứng giữa các chất đơn giản và phức tạp, do đó các nguyên tử của một chất đơn giản thay thế các nguyên tử của một trong các nguyên tố của một chất phức tạp được gọi là các phản ứng thay thế.

Ví dụ, thay thế chì bằng kẽm trong chì(II) nitrat:

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

Hoặc thay thế brom bằng clo:

2NaBr + CI 2 = 2NaCI + Br 2

Phản ứng trong đó hai chất trao đổi thành phần của chúng tạo thành hai chất mới được gọi là phản ứng trao đổi . Ví dụ, tương tác của oxit nhôm với axit sunfuric:

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

Hoặc sự tương tác của canxi clorua với bạc nitrat:

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

3. Căn cứ vào tính thuận nghịch, người ta chia phản ứng thành thuận nghịch và phản ứng không thuận nghịch.

4. Trên cơ sở sự biến đổi số oxi hóa của nguyên tử tạo nên chất tham gia phản ứng, người ta phân biệt phản ứng xảy ra không làm thay đổi số oxi hóa của nguyên tử và phản ứng oxi hóa khử (có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử).

Các phản ứng oxi hóa khử. chất oxi hóa và chất khử quan trọng nhất. Phương pháp chọn hệ số trong phản ứng

oxi hóa khử

Tất cả các phản ứng hóa học có thể được chia thành hai loại. Loại đầu tiên bao gồm các phản ứng xảy ra mà không làm thay đổi trạng thái oxy hóa của các nguyên tử tạo nên chất phản ứng.

Ví dụ

HNO3 + NaOH = NaNO3 + H3O

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

Loại thứ hai bao gồm các phản ứng hóa học xảy ra với sự thay đổi trạng thái oxy hóa của tất cả hoặc một số nguyên tố:

2KCIO 3 = 2KICI+3O2

2KBr+CI2=Br 2 +2KCI

Ở đây, trong phản ứng đầu tiên, các nguyên tử clo và oxy thay đổi trạng thái oxy hóa của chúng, và trong phản ứng thứ hai, các nguyên tử brom và clo.

Những phản ứng xảy ra với sự thay đổi trạng thái oxi hóa của các nguyên tử tạo nên chất phản ứng được gọi là phản ứng oxi hóa khử.

Sự thay đổi trạng thái oxi hóa gắn liền với sự kéo hoặc chuyển động của các electron.

Các quy định chính của lý thuyết oxi hóa khử

phản ứng:

1. Sự oxi hóa là quá trình nhường electron của nguyên tử, phân tử hoặc ion.

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

2. Phục hồi là quá trình thêm electron vào nguyên tử, phân tử hoặc ion.

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

3. Nguyên tử, phân tử hay ion nhường electron gọi là chất khử. Trong phản ứng chúng bị oxi hóa

4.Nguyên tử, phân tử hay ion nhận electron gọi là chất oxi hóa. Trong quá trình phản ứng, chúng được phục hồi.

Sự oxi hóa luôn đi kèm với sự khử và ngược lại sự khử luôn đi liền với sự oxi hóa, có thể biểu diễn bằng phương trình:

Chất khử – e – = Chất oxi hóa

Chất oxi hóa + e - = Chất khử

Vì vậy, các phản ứng oxi hóa khử là một thể thống nhất của hai quá trình ngược nhau là oxi hóa và khử.

Số electron do chất khử nhường luôn bằng số electron do chất oxi hóa nhường.

Chất khử và chất oxi hóa có thể là cả hai chất đơn giản, tức là bao gồm một yếu tố hoặc phức tạp. Chất khử điển hình là các nguyên tử ở mức năng lượng ngoài cùng có từ một đến ba electron. Nhóm này bao gồm các kim loại. Các tính chất khử cũng có thể được thể hiện bởi các phi kim loại, chẳng hạn như hydro, carbon, boron, v.v.

Trong các phản ứng hóa học, chúng tặng electron theo sơ đồ:

E - ne - \u003d E n +

Trong các giai đoạn với sự gia tăng số thứ tự của nguyên tố, tính khử của các chất đơn giản giảm, trong khi các chất oxy hóa tăng và trở nên cực đại đối với các halogen. Ví dụ, trong giai đoạn thứ ba, natri là chất khử hoạt động mạnh nhất và clo là chất oxy hóa.

Trong các nguyên tố thuộc các phân nhóm chính, tính khử tăng theo chiều tăng của số thứ tự và tính oxi hóa yếu dần. Các nguyên tố thuộc các phân nhóm chính của nhóm 4 - 7 (phi kim loại) đều có thể cho và nhận electron, tức là thể hiện tính khử và tính oxi hóa. Một ngoại lệ là flo, chỉ thể hiện tính chất oxy hóa, bởi vì có độ âm điện lớn nhất. Các nguyên tố của các phân nhóm thứ cấp có tính chất kim loại, bởi vì lớp ngoài cùng của nguyên tử chứa 1-2 electron. Do đó, các chất đơn giản của chúng là chất khử.

Tính chất oxi hóa hay khử của phức chất phụ thuộc vào mức độ oxi hóa của nguyên tử của nguyên tố đó.

Ví dụ: KMnO 4, MnO 2, MnSO 4,

Ở hợp chất thứ nhất, mangan có trạng thái oxi hóa cực đại và không còn khả năng tăng lên nên chỉ có thể là chất oxi hóa.

Trong hợp chất thứ ba, mangan có trạng thái oxi hóa tối thiểu, nó chỉ có thể là chất khử.

Các chất khử quan trọng nhất : kim loại, hydro, than, carbon monoxide, hydro sulfua, clorua thiếc, axit nitơ, andehyt, rượu, glucozơ, axit formic và oxalic, axit clohydric, cực âm điện phân.

Các chất oxy hóa quan trọng nhất : halogen, thuốc tím, kali bicromat, oxy, ozon, hydro peroxide, axit nitric, axit sunfuric, selenic, hypoclorit, perclorat, clorat, nước cường toan, hỗn hợp axit nitric và axit flohydric đậm đặc, cực dương trong quá trình điện phân.

Lập phương trình phản ứng oxi hóa khử

1.Phương pháp cân bằng điện tử. Trong phương pháp này, các trạng thái oxy hóa của các nguyên tử trong các chất ban đầu và chất cuối cùng được so sánh, được hướng dẫn bởi quy tắc, số lượng electron bị nhường bởi chất khử bằng số lượng electron được gắn bởi chất oxy hóa. Để lập phương trình, bạn cần biết công thức của chất phản ứng và sản phẩm phản ứng. Cái sau được xác định trên cơ sở các thuộc tính đã biết của các phần tử hoặc theo kinh nghiệm.

Đồng, tạo thành một ion đồng, nhường hai electron. Trạng thái oxy hóa của nó tăng từ 0 lên +2. Ion palađi, bằng cách gắn hai electron, thay đổi trạng thái oxy hóa từ +2 thành 0. Do đó, palađi nitrat là một chất oxy hóa.

Nếu cả chất ban đầu và sản phẩm tương tác của chúng được thiết lập, thì việc viết phương trình phản ứng thường được rút gọn thành việc tìm và sắp xếp các hệ số. Các hệ số được xác định bằng phương pháp cân bằng điện tử sử dụng phương trình điện tử. Chúng tôi tính toán cách chất khử và chất oxy hóa thay đổi trạng thái oxy hóa của chúng và phản ánh điều này trong các phương trình điện tử:

Cu 0 -2e - = Cu 2+ 1

Pd +2 +2e - =Pd 0 1

Từ các phương trình điện tử trên có thể thấy rằng với một chất khử và một chất oxi hóa, các hệ số bằng 1.

Phương trình phản ứng cuối cùng:

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

Để kiểm tra tính đúng đắn của phương trình đã lập, chúng ta đếm số nguyên tử ở phần bên phải và bên trái của phương trình. Điều cuối cùng chúng tôi kiểm tra là oxy.

phản ứng khử tiến hành theo sơ đồ:

KMnO 4 +H 3 PO 3 +H 2 VÌ THẾ 4 →MnSO 4 +H 3 PO 4 +K 2 VÌ THẾ 4 +H 2 Ô

Lời giải Nếu cả hai chất ban đầu và sản phẩm tương tác của chúng được đưa ra trong điều kiện của bài toán, thì việc viết phương trình phản ứng thường được rút gọn thành việc tìm và sắp xếp các hệ số. Các hệ số được xác định bằng phương pháp cân bằng điện tử sử dụng phương trình điện tử. Chúng tôi tính toán cách chất khử và chất oxy hóa thay đổi trạng thái oxy hóa của chúng và phản ánh điều này trong các phương trình điện tử:

chất khử 5 │ R 3+ - 2ē ═ R 5+ quá trình oxy hóa

chất oxi hóa 2 │Mn +7 + 5 ē ═ Mn 2+ Quá trình phục hồi

Tổng số electron do sự khử nhường phải bằng số electron do chất oxi hóa cho thêm. Bội chung nhỏ nhất của các electron đã cho và nhận là 10. Chia số này cho 5, ta được hệ số 2 cho chất oxi hóa và sản phẩm khử của nó. Các hệ số đứng trước các chất mà nguyên tử của chúng không thay đổi trạng thái oxi hóa được tìm bằng cách chọn. Phương trình phản ứng sẽ giống như

2KМnO 4 + 5H 3 PO 3 + 3H 2 VÌ THẾ 4 ═2MnSO 4 + 5H 3 PO 4 +K 2 VÌ THẾ 4 + 3H 2 Ồ

Phương pháp nửa phản ứng hoặc phương pháp ion-electron. Đúng như tên gọi, phương pháp này dựa trên việc tổng hợp các phương trình ion cho quá trình oxy hóa và quá trình khử.

Khi hydro sunfua đi qua dung dịch kali permanganat đã axit hóa, màu đỏ thẫm sẽ biến mất và dung dịch trở nên đục.

Kinh nghiệm cho thấy độ đục của dung dịch xảy ra do sự hình thành lưu huỳnh:

H 2 S  S + 2H +

Sơ đồ này được cân bằng bởi số lượng nguyên tử. Để cân bằng về số điện tích, phải trừ hai electron ở vế trái, sau đó bạn có thể thay mũi tên bằng dấu bằng

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

Đây là nửa phản ứng đầu tiên - quá trình oxy hóa chất khử hydro sunfua.

Sự đổi màu của dung dịch gắn liền với sự chuyển từ MnO 4 - (màu đỏ thẫm) sang Mn 2+ (màu hồng nhạt). Điều này có thể được thể hiện bằng sơ đồ

MnO 4 - Mn 2+

Trong dung dịch axit, oxy, là một phần của MnO 4 - cùng với các ion hydro, cuối cùng tạo thành nước. Do đó, quá trình chuyển đổi được viết là

MnO 4 - + 8H + Mn 2+ + 4H 2 O

Để thay mũi tên bằng dấu bằng thì các điện tích cũng phải bằng nhau. Vì ban đầu các chất có 7 điện tích dương, cuối cùng có 2 điện tích dương nên để thỏa mãn điều kiện đẳng thức phải thêm vào vế trái của mạch 5 electron

MnO 4 - + 8H + + 5e - Mn 2+ + 4H 2 O

Đây là một nửa phản ứng - quá trình khử chất oxy hóa, tức là ion pemanganat.

Để lập phương trình phản ứng tổng quát, trước hết cần cộng các phương trình bán phản ứng theo từng hạng, bằng cách cân bằng số electron đã cho và nhận. Trong trường hợp này, theo quy tắc tìm bội số nhỏ nhất, các thừa số tương ứng được xác định để nhân các phương trình trường

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

Sau khi giảm 10H+ ta được

5H 2 S + 2MnO 4 - + 6H + \u003d 5S + 2Mn 2+ + 8H 2 O hoặc ở dạng phân tử

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

Hãy so sánh cả hai phương pháp. Ưu điểm của phương pháp nửa phản ứng so với phương pháp cân bằng electron là nó không sử dụng các ion giả thuyết mà là các ion thực sự tồn tại. Thật vậy, trong dung dịch không có các ion Mn +7, Cr +6, S +6, S +4; MnO 4– , Cr 2 O 7 2– , CrO 4 2– , SO 4 2– . Với phương pháp nửa phản ứng, không cần thiết phải biết tất cả các chất được tạo thành; chúng xuất hiện trong phương trình phản ứng khi suy ra nó.

Phân loại phản ứng oxi hóa khử

Thường có ba loại phản ứng oxi hóa khử: phản ứng liên phân tử, nội phân tử và phản ứng không cân xứng .

Phản ứng liên phân tử là phản ứng trong đó chất oxi hóa và chất khử ở những chất khác nhau. Điều này cũng bao gồm các phản ứng giữa các chất khác nhau trong đó các nguyên tử của cùng một nguyên tố có các trạng thái oxy hóa khác nhau:

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

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

Phản ứng nội phân tử là phản ứng trong đó chất oxi hóa và chất khử là cùng một chất. Trong trường hợp này, nguyên tử có trạng thái oxi hóa dương hơn sẽ oxi hóa nguyên tử có trạng thái oxi hóa thấp hơn. Những phản ứng như vậy là phản ứng phân hủy hóa học. Ví dụ:

2NaNO 3 \u003d 2NaNO 2 + O 2

2KCIO 3 = 2KCI + 3O 2

Điều này cũng bao gồm sự phân hủy các chất trong đó các nguyên tử của cùng một nguyên tố có các trạng thái oxy hóa khác nhau:

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

Quá trình phản ứng không cân xứng đi kèm với sự tăng và giảm đồng thời mức độ oxy hóa của các nguyên tử của cùng một nguyên tố. Trong trường hợp này, chất ban đầu tạo thành các hợp chất, một trong số đó chứa các nguyên tử có mức độ oxy hóa cao hơn và chất kia có mức độ oxy hóa thấp hơn. Những phản ứng này có thể xảy ra đối với các chất có trạng thái oxy hóa trung gian. Một ví dụ là chuyển đổi kali manganat trong đó mangan có trạng thái oxy hóa trung gian +6 (từ +7 đến +4). Dung dịch muối này có màu xanh thẫm đẹp (màu của ion MnO 4 hóa chất Hóa chất thí nghiệm về hóa học vô cơ trong hệ thống dạy học dựa trên vấn đề Công việc văn bằng >> Hóa học

Nhiệm vụ" 27. phân loại hóa chất phản ứng. phản ứng, đi mà không thay đổi thành phần. 28. phân loại hóa chất phản ứng ai đi...