Классификация химических реакций (работа 1)

Классификация химических реакций

Реферат по химии ученика 11 класса средней шк.№ 653 Николаева Алексея

В качестве классификационных признаков могут быть выбраны следующие:

1. Число и состав исходных веществ и продуктов реакции.

2. Агрегатное состояние реагентов и продуктов реакции.

3. Число фаз, в которых находятся участники реакции.

4. Природа переносимых частиц.

5. Возможность протекания реакции в прямом и обратном направлении.

6. Тепловой эффект.

7. Явление катализа.

Классификация по числу и составу исходных веществ и продуктов реакции.

Реакции соединения.

При реакциях соединения из нескольких реагирующих веществ относительно простого состава получается одно вещество более сложного состава:

A + B + C = D

Как правило, эти реакции сопровождаются выделением тепла, т.е. приводят к образованию более устойчивых и менее богатых энергией соединений.

Неорганическая химия.

Реакции соединения простых веществ всегда носят окислительно-восстановительный характер. Реакции соединения, протекающие между сложными веществами, могут происходить как без изменения валентности:

СаСО_>3> + СО_>2> + Н_>2>О = Са(НСО_>3>)_>2>,

так и относиться к числу окислительно-восстановительных:

2FеСl_>2> + Сl_>2> = 2FеСl_>3>.

Органическая химия.

В органической химии такие реакции часто называют реакциями присоединения. В них обычно участвуют соединения, содержащие двойную или тройную связь. Разновидности реакций присоединения: гидрирование, гидратация, гидрогалогенирование, полимеризация. Примеры данных реакций:

t^o

Н_>2>С = СН_>2> + Н_>2> → CН_>3> – СН_>3>

этилен этан

t^o

HC=CH + HCl → H_>2>C=CHCl

ацетилен хлорвинил

t^o

n СН_>2>=СН_>2> → (-СН_>2>-СН_>2>-)n

этилен полиэтилен

Реакции разложения.

Реакции разложения приводят к образованию нескольких соединений из одного сложного вещества:

А = В + С + D.

Продуктами разложения сложного вещества могут быть как простые, так и сложные вещества.

Неорганическая химия.

Из реакций разложения, протекающих без изменения валентных состояний, следует отметить разложение кристаллогидратов, оснований, кислот и солей кислородсодержащих кислот:

	to
CuSO>4> 5H>2>O	=	CuSO>4> + 5H>2>O

	to
Cu(OH)>2>	=	CuO + H>2>O

	to
H>2>SiO>3>	=	SiO>2> + H>2>O.

К реакциям разложения окислительно-восстановительного характера относится разложение оксидов, кислот и солей, образованных элементами в высших степенях окисления:

	to
2SO>3>	=	2SO>2> + O>2>.

	to
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.

Органическая химия.

В органической химии к реакциям разложения относятся: дегидратация, дегидрирование» крекинг, дегидрогалогенирование, а также реакции деполимеризации, когда из полимера образуется исходный мономер. Соответствующие уравнения реакций:

t^o

С_>2>Н_>5>ОН → C_>2>H_>4> + Н_>2>O

t^o

С_>6>Н_>14> → С_>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

бромэтан этилен

(-СН_>2> – СН = С - СН_>2> -)n → n СН_>2> = СН – С = СН_>2>

\СНз \ СНз

природный каучук 2-метилбутадиен-1,3

Реакции замещения.

При реакциях замещения обычно простое вещество взаимодействует со сложным, образуя другое простое вещество и другое сложное:

А + ВС = АВ + С.

Неорганическая химия.

Эти реакции в подавляющем большинстве принадлежат к окислительно-восстановительным:

2Аl + Fe_>2>O_>3> = 2Fе + Аl_>2>О_>3>

Zn + 2НСl = ZnСl_>2> + Н_>2>

2КВr + Сl_>2> = 2КСl + Вr_>2>

2КСlO_>3> + l_>2> = 2KlO_>3> + Сl_>2>.

Примеры реакций замещения, не сопровождающихся изменением валентных состояний атомов, крайне немногочисленны. Следует отметить реакцию двуокиси кремния с солями кислородсодержащих кислот, которым отвечают газообразные или летучие ангидриды:

СаСО_>3>+ SiO_>2> = СаSiO_>3> + СО_>2>

Са_>3>(РО_>4>)_>2> + ЗSiO_>2> = ЗСаSiO_>3> + Р_>2>О_>5>

Органическая химия.

В органической химии реакции замещения понимаются шире, то есть замещать может не один атом, а группа атомов или замещается не атом, а группа атомов. К разновидности реакции замещения можно отнести нитрование и галогенирование предельных углеводородов, ароматических соединений и спиртов:

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

этанол хлорэтан

Реакции обмена.

Реакциями обмена называют реакции между двумя соединениями, которые обмениваются между собой своими составными частями:

АВ + СD = АD + СВ.

Неорганическая химия

Если при реакциях замещения протекают окислительно-восстановительные процессы, то реакции обмена всегда происходят без изменения валентного состояния атомов. Это наиболее распространенная группа реакций между сложными веществами - оксидами, основаниями, кислотами и солями:

ZnO + Н_>2>SО_>4> = ZnSО_>4> + Н_>2>О

AgNО_>3> + КВr = АgВr + КNО_>3>

СrСl_>3> + ЗNаОН = Сr(ОН)_>3> + ЗNаСl.

Частный случай этих реакций обмена - реакции нейтрализации:

НСl + КОН = КСl + Н_>2>О.

Обычно эти реакции подчиняются законам химического равновесия и протекают в том направлении, где хотя бы одно из веществ удаляется из сферы реакции в виде газообразного, летучего вещества, осадка или малодиссоциирующего (для растворов) соединения:

NаНСО_>3> + НСl = NаСl + Н_>2>О + СО_>2>↑

Са(НСО_>3>)_>2> + Са(ОН)_>2> = 2СаСО_>3>↓ + 2Н_>2>О

Органическая химия

НСООН + NaOH → HCOONa + Н_>2>O

муравьиная кислота формиат натрия

реакции гидролиза:

Na_>2>CO3 + Н_>2>О NaHCO_>3> + NaOH

карбонат натрия гидрокарбонат натрия

СО_>3> + Н_>2>О НСО_>3>+ ОН

реакции этерификации:

CH_>3>COOH + C_>2>H_>5>OH CH_>3>COOC_>2>H_>5> + H_>2>O

уксусная этанол этиловый эфир уксусной кислоты

Агрегатное состояние реагентов и продуктов реакции.

Газовые реакции

	to
H>2> + Cl>2>		2HCl.

Реакции в растворах

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

Реакции между твердыми веществами

	to
СаО(тв) +SiO>2>(тв)	=	СаSiO>3>(тв)

Число фаз, в которых находятся участники реакции.

Под фазой понимают совокупность однородных частей системы с одинаковыми физическими и химическими свойствами и отделенных друг от друга поверхностью раздела.

Гомогенные (однофазные) реакции.

К ним относят реакции, протекающие в газовой фазе, и целый ряд реакций, протекающих в растворах.

Гетерогенные (многофазные) реакции.

К ним относят реакции, в которых реагенты и продукты реакции находятся в разных фазах. Например:

газожидкофазные реакции

CO_>2>(г) + NaOH(p-p) = NaHCO_>3>(p-p).

газотвердофазные реакции

СO_>2>(г) + СаО(тв) = СаСO_>3>(тв).

жидкотвердофазные реакции

Na_>2>SO_>4>(рр) + ВаСl_>3>(рр) = ВаSО_>4>(тв)↓ + 2NaСl(p-p).

жидкогазотвердофазные реакции

Са(НСО_>3>)_>2>(рр) + Н_>2>SО_>4>(рр) = СО_>2>(r)↑ +Н_>2>О(ж) + СаSО_>4>(тв)↓.

Природа переносимых частиц.

Протолитические реакции.

К протолитическим реакциям относят химические процессы, суть которых заключается в переносе протона от одних реагирующих веществ к другим.

В основе этой классификации лежит протолитическая теория кислот и оснований, в соответствии с которой кислотой считают любое вещество, отдающее протон, а основанием - вещество, способное присоединять протон, например:

CH>3>COOH	+H>2>O=	CH>3>COO-+	H>3>O+
кислотаI	основаниеI	основаниеI	кислотаII

NH>3>+	H>2>O=	NH>4>++	OH-
основаниеI	кислотаII	кислотаII	основаниеII

К протолитическим реакциям относят реакции нейтрализации и гидролиза.

Окислительно-восстановительные реакции.

Все химические реакции подразделяются на такие, в которых степени окисления не изменяются (например, реакция обмена) и на такие, в которых происходит изменение степеней окисления. Их называют окислительно-восстановительными реакциями. Ими могут быть реакции разложения, соединения, замещения и другие более сложные реакции. Например:

Zn + 2H⁺ → Zn_>2>⁺ + H_>2>↑

FeS_>2> + 8HNO_>3>(конц) = Fe(NO_>3>)_>3> + 5NO↑ + 2H_>2>SO_>4> + 2H_>2>O

Подавляющее большинство химических реакций относятся к окислительно-восстановительным, они играют исключительно важную роль.

Лиганднообменные реакции.

К таковым относят реакции, в ходе которых происходит перенос электронной пары с образованием ковалентной связи по донорноакцепторному механизму. Например:

Cu(NO_>3>)_>2> + 4NH_>3> = [Cu(NH_>3>)_>4>](NO_>3>)_>2>

Fe + 5CO = [Fe(CO)_>5>]

Al(OH)_>3> + NaOH = [NaAl(OH)_>4>]

Характерной особенностью лиганднообменных реакций является то, что образование новых соединений, называемых комплексными, происходит без изменения степени окисления.

Возможность протекания реакции в прямом и обратном направлении.

Необратимые реакции.

Необратимыми называют такие химические процессы, продукты которых не способны реагировать друг с другом с образованием исходных веществ. Примерами необратимых реакций может служить разложение бертолетовой соли при нагревании:

2КСlО_>3> → 2КСl + ЗО_>2>↑,

или окисление глюкозы кислородом воздуха:

С_>6>Н_>12>О_>6> + 6О_>2> → 6СО_>2> + 6Н_>2>О

Обратимые реакции.

Обратимыми называют такие химические процессы, продукты которых способны реагировать друг с другом в тех же условиях, в которых они получены, с образованием исходных веществ.

Для обратимых реакций уравнение принято записывать следующим образом:

А + В АВ.

Две противоположно направленные стрелки указывают на то, что при одних и тех же условиях одновременно протекает как прямая, так и обратная реакция, например:

СН_>3>СООН + С_>2>Н_>5>ОН СН_>3>СООС_>2>Н_>5> + Н_>2>О.

2SO_>2> +O_>2> 2SO_>3 >+ Q

Следовательно, данные реакции не идут до конца, потому, что одновременно происходят две реакции — прямая (между исходными веществами) и обратная (разложение продукта реакции).

Классификация по тепловому эффекту.

Количество теплоты, которое выделяется или поглощается в результате реакции, называется тепловым эффектом данной реакции. По тепловому эффекту реакции делят:

Экзотермические.

Протекают с выделением тепла

СН_>4> + 2O_>2> → СО_>2> + 2Н_>2>O + Q

Н_>2> + Cl_>2> → 2HCl + Q

Эндотермические.

Протекают с поглощением тепла

N_>2> + О_>2> → 2NO-Q

2Н_>2>O → 2Н_>2> + O_>2> - Q

Классификация с учетом явления катализа.

Каталитические.

К ним относятся все процессы с участием катализаторов.

кат.

2SO_>2> + O_>2> 2SO_>3>

Некаталитические.

К ним относятся любые мгновенно протекающие реакции в растворах

BaCl_>2> + H_>2>SO_>4> = 2HCl + BaSO_>4>↓

Список литературы

Ресурсы Интернет:

http://chem.km.ru – «Мир Химии»

http://chemi.org.ru – «Пособие для абитуриентов. Химия»

http://hemi.wallst.ru – «Альтернативный учебник по химии для 8-11 классов»

«Руководство по химии. Поступающим в ВУЗы» - Э.Т. Оганесян, М. 1991г.

Большой Энциклопедический Словарь. Химия» - М. 1998г.