В неорганической химии химические реакции классифицируются по разным признакам.
1. По изменению степени окисления на окислительно-восстановительные, идущие с изменением степени окисления элементов и кислотно-основные, которые протекают без изменения степеней окисления.
2. По характеру процесса.
Реакции разложения называют химические реакции, в которых простые молекулы получаются из более сложных.
Реакции соединения называются химические реакции, в которых сложные соединения получаются из нескольких более простых.
Реакции замещения называются химические реакции, в которых атом или группа атомов в молекуле замещаются на другой атом или группу атомов.
Реакции обмена называют химические реакции, протекающие без изменения степени окисления элементов и приводящие к обмену составных частей реагентов.
3. По возможности протекать в обратном направлении на обратимые и необратимые.
Некоторые реакции, как например реакция горения этанола практически необратима, т.е. нельзя создать условия, чтобы она протекала в обратном направлении.
Однако, существует много реакций, которые в зависимости от условий протекания процесса могут протекать как в прямом, так и в обратном направлениях. Реакции способные протекать как в прямом, так и в обратном направлении называются обратимые .
4. По типу разрыва связи – гомолитические (равный разрыв, каждый атом получает по одному электрону)и гетеролитические (неравный разрыв – одному достается пара электронов).
5. По тепловому эффекту экзотермические (выделение тепла) и эндотермические (поглощение тепла).
Реакции соединения, как правило, будут экзотермическими реакциями, а реакции разложения – эндотермическими. Редкое исключение – реакция азота с кислородом эндотермическая N 2 + O 2 = 2NO – Q.
6. По агрегатному состоянию фаз.
Гомогенные (реакция проходит в одной фазе, без границ раздела; реакции в газах или в растворах).
Гетерогенные (реакции, проходящие на границе раздела фаз).
7. По использованию катализатора.
Катализатор – вещество, ускоряющее химическую реакцию, но остающееся химически неизменным.
Каталитические без использования катализатора практически не идут и некаталитические.
Классификация органических реакций
|
Тип реакции |
Радикальные |
Нуклеофильные (N) |
Электрофильные (E) |
|
Замещение (S) |
Радикальнoе замещение (S R) |
Нуклеофильное замещение (S N) |
Электрофильное замещение (S E) |
|
Присоединение (А) |
Радикальнoе присоединение (А R) |
Нуклеофильное присоединение (А N) |
Электрофильное присоединение (А E) |
|
Отщепление (Е) (элиминирование) |
Радикальнoе отщепление (Е R) |
Нуклеофильное отщепление (Е N) |
Электрофильное отщепление (Е E) |
Электрофильными называют гетеролитические реакции органических соединений с электрофилами – частицами, несущими целый или дробный положительный заряд. Они подразделяются на реакции электрофильного замещения и электрофильного присоединения. Например,
Н 2 С=СН 2 + Вr 2 BrCH 2 – CH 2 Br
Нуклеофильными называют гетеролитические реакции органических соединений с нуклеофилами – частицами, несущими целый или дробный отрицательный заряд. Они подразделяются на реакции нуклеофильного замещения и нуклеофильного присоединения. Например,
CH 3 Br + NaOH CH 3 OH + NaBr
Радикальными (цепными) называют химические реакции с участием радикалов, например
Химические реакции можно классифицировать по следующим признакам:
1. По числу и составу исходных и образующихся веществ
2. По степени окисления
3. По обратимости процесса
4. По тепловому эффекту
5. По наличию катализатора
6. По агрегатному состоянию
1. По степени окисления. Окислительно – Восстановительные реакции. Это реакции при которых один элемент отдаёт электрон, а другой принимает.
Na + O 2 = 2Na 2 O
4Na – 1e = Na 4 восстановитель
O 2 + 2х2e = 2O 1окислитель
2. По числу и составу исходных образующихся веществ:
А) Реакции соединения (из двух простых веществ образуется одно сложное)
Б) Реакции разложения (из одного сложного вещества образуется два или несколько простых)
В) Реакции обмена (реакции между сложными веществами в результате которых она обменивается своими составными частями)
Г) Реакции замещения (реакции между сложными и простыми веществами, в результате которых один из атомов в сложном веществе замещается на простое вещество)
3. По тепловому эффекту:
А) Экзотермические реакции (Реакции идут с выделением теплоты)
SO 2 + O 2 = 2SO 3 + Q
B) Эндотермические реакции (Реакции идут с поглощением теплоты)
C 4 H 10 = C 4 H 8 + H 2 – Q
4. По обратимости реакции делятся на обратимые и не обратимые
(При определённых условиях реакции протекают в противоположных направлениях)
5. По наличию катализатора реакции делятся на каталитические и не каталитические.
6. По агрегатному состоянию реакции делятся на гомогенные и гетерогенные.
Гомогенные – реагирующие и образующиеся вещества находятся в одном агрегатном состоянии
Cl 2 + H 2 = 2HCl
Гетерогенные – реагирующие и образующиеся вещества находятся в разных агрегатных состояниях
2C 2 H 2 +5O 2 = 4CO 2 + 2H 2 O +Q
Диеновые углеводороды, их строение, свойства, получение и практическое значение.
Алкодиены – это ацеклическиеуглеводороды в молекуле которых помимо одинарных связей имеется две двойные связи между атомами углерода и которые соответствуют общей формуле C n H 2 n -2
По расположению двойных связей различают три вида алкодиенов:
1. Алкодиеныскумулированными расположением двойных связей
CH 2 = C = CH 2 - пропадиен
2. Алкодиены с сопряжёнными двойными связями
CH 2 = CH - CH = CH 2 – бутадиен 1,3
3. Алкодиены с изолированным расположением двойных связей
CH 2 = CH – CH 2 - CH = CH 2 -пентадиен 1,4
Физические свойства.
Пропадиен и бутадиен 1,3 газообразные вещества, алкодиены с изолированными связями – жидкости, высшие диены – твёрдые вещества.
Химические свойства.
Для алкодиенов характерны реакции присоединения:
1. Реакция галогенирования (присоединение галогенов идёт за счёт двойных связей)
CH 2 = CH – CH = CH 2 + Br 2 = CH 2 Br = CHBr – CH = CH 2 - 3,4дибромбутен– 1
2. Реакция гидрирования (присоединение водорода)
CH 2 = CH – CH = CH 2 + H 2 = CH 3 – CH 2 – CH = CH 2 – бутен-1
3. Реакция полимеризации (соединение множества молекул мономера в молекулу полимера).
CH 2 = CH – CH = CH 2 = (-CH 2 – CH = CH – CH 2 -) n - синтетический бутадиеновый каучук
Получение.
В нашей стране производство бутадиена началось с 1932г. Метод получения его из этилового спирта был разработан академиком С.В. Лебедевым
Но более перспективным методом в получении бутадиена является дегидрирование бутана, содержащегося в нефтяных газах. Для этой цели бутан пропускают над нагретым катализатором.
Применение.
Диеновые углеводороды в основном применяются для синтеза каучуков.
CH 2 = CH – CH = CH 3 - 1,3 бутадиен (бутадиеновый каучук)
Синтетические каучуки образуются в результате реакции полимеризации соответствующих мономеров.
Билет №4
Общие способы получения металлов. Практическое значение электролиза.
Металлы в природе встречаются в основном в виде соединений, в свободном виде встречаются только металл, расположенные в электрохимическом ряду напряжений после водорода.
Получение металлов из руд (соединений) задача металургии, Существуют следующие способы получения металлов: пирометалургия, гидрометалургия и электрометалургия.
1. Пирометаллургия – это восстановление металлов из руд с помощью углерода, оксида углерода (II) , СО и водорода, при высокой температурею
2ZnO + C → 2Zn + CO 2
Fe2O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2
CuO + H 2 →Cu + H 2 O
Если в качестве восстановителя используется металл, то данный метод называется металлотермией
Cr 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + 2Cr
2. Гидрометаллургия – это восстановление металлов из солей в растворе. Процесс идёт в два этапа: природное соединение растворяют в подходящем для получения соли данного металла.
CuO + H 2 SO 4 →CuSO 4 + H 2 O
Металл из раствора вытесняют более активным металлом.
CuSO 4 + Fe→FeSO 4 + Cu
3. Электрометаллургия – это восстановление металлов в процессе электролиза растворов или расплавов соединений.
Электролиз – это окислительно – восстановительный процесс, протекающий на электродах прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита.
2NaCl ↔ 2Na + Cl 2
2Na + 2e → 2Na
2Cl – 2e→Cl 2
Применение электролиза
Электролиз растворов и расплавов веществ используют в промышленности:
1. Для получения металлов (щелочные металлы – Алюминий)
2. Для получения водорода, галогенов и щелочей
3. Для очистки металлов (рафинирование)
4. Для защиты металлов от коррозии
5. Получение металлических копий и пластинок
Цели урока. Обобщить представление о химической реакции как о процессе превращения одного или нескольких исходных веществ-реактивов в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества - продукты реакции. Рассмотреть некоторые из многочисленных классификаций химических реакций по различным признакам. Показать применимость таких классификаций для неорганических и органических реакций. Раскрыть относительный характер различных типов химических реакций и взаимосвязь различных классификаций химических процессов.
Понятие о химических реакциях, их классификация по различным признакам в сравнении для неорганических и органических веществ
Химическая реакция - это такое изменение веществ, при котором разрываются старые и образуются новые химические связи между частицами («томами, ионами), из которых построены вещества (слайд 2).
Химические реакции классифицируются:
1. По числу и составу реагентов и продуктов (слайд 3)
а) разложения (слайд 4)
Реакции разложения в органической химии, в отличие от реакций разложения в неорганической химии, имеют свою специфику. Их можно рассматривать как процессы, обратные присоединению, поскольку в результате чаще всего образуются кратные связи или циклы.
б) соединения (слайд 5)
Для того чтобы вступить в реакцию присоединения, органическая молекула должна иметь кратную связь (или цикл), эта молекула будет главной (субстрат). Молекула попроще (часто неорганическое вещество, реагент) присоединяется по месту разрыва кратной связи или раскрытия цикла.
в) замещения (слайд 6)
Их отличительный признак - взаимодействие простого вещества со сложным. Такие реакции есть и в органической химии.
Однако понятие «замещение» в органике шире, чем в неорганической химии. Если в молекуле исходного вещества какой-либо атом или функциональная группа заменяются на другой атом или группу, это тоже реакции замещения, хотя с точки зрения неорганической химии процесс выглядит как реакция обмена.
г) обмена (в том числе и нейтрализации) (слайд 7)
Рекомендуется провести в форме лабораторной работы согласно уравнений реакций, предложенных в презентации
2. По тепловому эффекту (слайд 8)
а) эндотермические
б) экзотермические (в том числе и реакции горения)
В презентации предложены реакции из неорганической и органической химии Реакции соединения будут реакциями экзотермическими, а реакции разложения - эндотермическими (относительность этого вывода подчеркнет редкое исключение - реакция азота с кислородом - эндотермическая:
N 2 + 0 2 -> 2
NO
- Q
3. По использованию катализатора (слайд 9)
б) некаталитические
4. По направлению (слайд 10)
а) каталитические (в том числе и ферментативные)
б) некаталитические
5. По фазе (слайд 11)
а) гомогенные
б) гетерогенные
6. По изменению степени окисления элементов, образующих реагенты и продукты (слайд 12)
а) окислительно-восстановительные
б) без изменения степени окисления
К окислительно-восстановительным в неорганической химии относятся все реакции замещения и те реакции разложения и соединения, в которых участвует хотя бы одно простое вещество. В более обобщенном варианте (уже с учетом и органической химии): все реакции с участием простых веществ. И наоборот, к реакциям, идущим без изменения степеней окисления элементов, образующих реагенты и продукты реакции, относятся все реакции обмена.
Закрепление изученной темы (слайд13-21).
Итог урока.
Урок 2. «Карбоновые кислоты: классификация и номенклатура, строение карбоксильной группы, физические, химические свойства, способы получения предельных одноосновных карбоновых кислот» (Слайд 1).Цели урока. Дать понятие о карбоновых кислотах и их классификации в сравнении с минеральными кислотами. Рассмотреть основы международной и тривиальной номенклатуры и изомерию этого типа органических соединений. Разобрать строение карбоксильной группы и спрогнозировать химическое поведение карбоновых кислот. Рассмотреть общие свойства карбоновых кислот в сравнение со свойствами минеральных кислот. Дать понятие об особенных свойствах карбоновых кислот (реакции по радикалу и образование функциональных производных). Познакомить учащихся с наиболее характерными представителями карбоновых кислот и показать их значение в природе и в жизни человека.
Понятие о карбоновых кислотах, их классификация по различным признакамКарбоновые кислоты - класс органических соединений, молекулы которого содержат карбоксильную группу - COOH. Состав предельных одноосновных карбоновых кислот соответствует общей формуле (Слайд 2)
Карбоновые кислоты классифицируются:
По числу карбоксильных групп карбоновые кислоты делятся на (Слайд 3):
- монокарбоновые или одноосновные (уксусная кислота)
- дикарбоновые или двухосновные (щавелевая кислота)
В зависимости от строения углеводородного радикала, с которым связана карбоксильная группа, карбоновые кислоты делятся на:
- алифатические (уксусная или акриловая)
- алициклические (циклогексанкарбоновая)
- ароматические (бензойная, фталевая)
Примеры кислот (Слайд 4)
Изомерия и строение карбоновых кислот
1.Изомерия углеродной цепи (Слайд 5)
2. Изомерия положения кратной связи, например:
СН 2 = СН – СН 2 – СООН Бутен-3-овая кислота (винилуксусная кислота)
СН 3 – СН = СН – СООН Бутен-2-овая кислота (кротоновая кислота)
3. Цис-, транс-изомерия, например:
Строение
(Слайд 6)
Карбоксильная группа СООН состоит из карбонильной группы С=О и гидроксильной группы ОН.
В группе СО атом углерода несет частичный положительный заряд и притягивает к себе электронную пару атома кислорода в группе ОН. При этом электронная плотность на атоме кислорода уменьшается, и связь О-Н ослабляется:
В свою очередь, группа ОН "гасит" положительный заряд на группе СО.
Физические и химические свойства карбоновых кислот
Низшие карбоновые кислоты - жидкости с острым запахом, хорошо растворимые в воде. С повышением относительной молекулярной массы растворимость кислот в воде уменьшается, а температура кипения повышается. Высшие кислоты, начиная с пеларгоновой
С 8 Н 17 СООН - твердые вещества, без запаха, нерастворимые в воде.
Наиболее важные химические свойства, характерные для большинства карбоновых кислот (Слайд 7,8):
1) Взаимодействие с активными металлами:
2 CH 3 COOH + Mg(CH 3 COO)2 Mg + H 2
2) Взаимодействие с оксидами металлов:
2СН 3 СООН + СаО(СН 3 СОО) 2 Са + Н 2 О
3)Взаимодействие с основаниями:
CH 3 COOH + NaOHCH 3 COONa + H 2 O
4) Взаимодействие с солями:
CH 3 COOH + NaHCO 3 CH 3 COONa + СО 2 + Н 2 О
5) Взаимодействие со спиртами (реакция этерификации):
CH 3 COOH + СН 3 СН 2 ОНCH 3 COOСН 2 СН 3 + H 2 O
6) Взаимодействие с аммиаком:
CH 3 COOH + NH 3 CH 3 COONH 4
При нагревании аммонийных солей карбоновых кислот образуются их амиды:
CH 3 COONH 4 CH 3 CONH 2 + H 2 O
7) Под действием SOC l2 карбоновые кислоты превращаются в соответствующие хлорангидриды.
CH 3 COOH + SOC l2 CH 3 COCl + HCl + SO 2
4. Межклассовая изомерия:
например: С 4 Н 8 О 2
СН 3 – СН 2 – СО – О – СН з метиловый эфир пропановой кислоты
СН 3 – СО – О – CH 2 – СН 3 этиловый эфир этановой кислоты
С3Н 7 – СООН бутановая кислота
(Слайд 9,10)
1. Окисление альдегидов и первичных спиртов -
общий способ получения карбоновых кислот:
2. Другой общий способ - гидролиз галогензамещенных углеводородов, содержащих три атома галогена у одного атома углерода:
3
NaCl
3. Взаимодействие реактива Гриньяра с СО2:
4. Гидролиз сложных эфиров:
5. Гидролиз ангидридов кислот:
Способы получения карбоновых кислот
Для отдельных кислот
существуют специфические способы получения(Слайд 11):
Для получения бензойной кислоты
можно использовать окисление монозамещенных гомологов бензола кислым раствором перманганата калия:
Уксусную кислоту
получают в промышленных масштабах каталитическим окислением бутана кислородом воздуха:
Муравьиную кислоту
получают нагреванием оксида углерода (II) с порошкообразным гидроксидом натрия под давлением и обработкой полученного формиата натрия сильной кислотой:
Применение карбоновых кислот (Слайд 12)
Закрепление изученной темы (слайд13-14).
При протекании химических реакций происходит разрыв одних и возникновение других связей. Химические реакции условно делят на органические и неорганические. Органическими реакциям принято считать реакции, в которых, по крайней мере, одно из реагирующих веществ является органическим соединением, изменяющим свою молекулярную структуру в процессе реакции. Отличием органических реакций от неорганических является то, что, как правило, в них участвуют молекулы. Скорость таких реакции низка, а выход продукта обычно составляет всего лишь 50-80 %. Для повышения скорости реакции применяют катализаторы, повышают температуру или давление. Далее рассмотрим типы химических реакций в органической химии.
Классификация по характеру химических превращений
- Реакции замещения
- Реакции присоединения
- Реакция изомеризации и перегруппировка
- Реакции окисления
- Реакции разложения
Реакции замещения
В ходе реакций замещения один атом или группа атомов в начальной молекуле замещается на иные атомы или группы атомов, образуя новую молекулу. Как правило, такие реакции характерны для насыщенных и ароматических углеводородов, например:
Реакции присоединения
При протекании реакций присоединения из двух или более молекул веществ образуется одна молекула нового соединения. Такие реакции характерны для ненасыщенных соединений. Различают реакции гидрирования (восстановления), галогенирования, гидрогалогенирования, гидратации, полимеризации и т.п:
- Гидрирование – присоединение молекулы водорода:
Реакция элиминирования (отщепления)
В результате реакций отщепления органические молекулы теряют атомы или группы атомов, и образуется новое вещество, содержащее одну или несколько кратных связей. К реакциям элиминирования относятся реакции дегидрирования , дегидратации , дегидрогалогенирования и т.п.:
Реакции изомеризации и перегруппировка
В ходе таких реакций происходит внутримолекулярная перестройка, т.е. переход атомов или групп атомов с одного участка молекулы в другое без изменения молекулярной формулы вещества, участвующего в реакции, например: 
Реакции окисления
В результате воздействия окисляющего реагента происходит повышение степени окисления углерода в органическом атоме, молекуле или ионе процесс за счет отдачи электронов, вследствие чего образуется новое соединение: 
Реакции конденсации и поликонденсации
Заключаются во взаимодействии нескольких (двух и более) органических соединений с образованием новых С-С связей и низкомолекулярного соединения:
Поликонденсация – образование молекулы полимера из мономеров, содержащих функциональные группы с выделением низкомолекулярного соединения. В отличие от реакции полимеризации, в результате которых образуется полимер, имеющий состав, аналогичный мономеру, в результате реакций поликонденсации состав образованного полимера отличается от его мономера:
Реакции разложения
Это процесс расщепления сложного органического соединения на менее сложные или простые вещества:
С 18 H 38 → С 9 H 18 + С 9 H 20
Классификация химических реакций по механизмам
Протекание реакций с разрывом ковалентных связей в органических соединениях возможно по двум механизмам (т.е. пути, приводящему к разрыву старой связи и образованию новой) – гетеролитическому (ионному) и гомолитическому (радикальному).
Гетеролитический (ионный) механизм
В реакциях, протекающих по гетеролитическому механизму образуются промежуточные частицы ионного типа с заряженным атомом углерода. Частицы, несущие положительный заряд называются карбкатионы, отрицательный – карбанионы. При этом происходит не разрыв общей электронной пары, а ее переход к одному из атомов, с образованием иона: 
Склонность к гетеролитическому разрыву проявляют сильно полярные, например Н–O, С–О и легко поляризуемые, например С–Вr, С–I связи.
Реакции, протекающие по гетеролитическому механизму делят на нуклеофильные и электрофильные реакции. Реагент, располагающий электронной парой для образования связи называют нуклеофильным или электронодонорным. Например, HO — ,RO — , Cl — , RCOO — , CN — , R — , NH 2 , H 2 O, NH 3 , C 2 H 5 OH, алкены, арены.
Реагент, имеющий незаполненную электронную оболочку и способные присоединить пару электронов в процессе образования новой связи.называют электрофильным реагентам относятся следующие катионы: Н + , R 3 C + , AlCl 3 , ZnCl 2 , SO 3 , BF 3 , R-Cl, R 2 C=O
Реакции нуклеофильного замещения
Характерны для алкил- и арилгалогенидов: 
Реакции нуклеофильного присоединения 
Реакции электрофильного замещения
Реакции электрофильного присоединения 
Гомолитический (радикальный механизм)
В реакциях, протекающих по гомолитическому (радикальному) механизму на первой стадии происходит разрыв ковалентной связи с образованием радикалов. Далее образовавшийся свободный радикал выступает в качестве атакующего реагента. Разрыв связи по радикальному механизму свойственен для неполярных или малополярных ковалентных связей (С–С, N–N, С–Н).
Различают реакции радикального замещения и радикального присоединения
Реакции радикального замещения
Характерны для алканов 
Реакции радикального присоединения
Характерны для алкенов и алкинов 
Таким образом, мы рассмотрели основные типы химических реакций в органической химии
Категории ,ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Химическими реакция называют превращения веществ, в которых происходит изменение их состава и (или) строения.
Наиболее часто под химическими реакциями понимают процесс превращения исходных веществ (реагентов) в конечные вещества (продукты).
Химические реакции записываются с помощью химических уравнений, содержащих формулы исходных веществ и продуктов реакции. Согласно закону сохранения массы, число атомов каждого элемента в левой и правой частях химического уравнения одинаково. Обычно формулы исходных веществ записывают в левой части уравнения, а формулы продуктов – в правой. Равенство числа атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения достигается расстановкой перед формулами веществ целочисленных стехиометрических коэффициентов.
Химические уравнения могут содержать дополнительные сведения об особенностях протекания реакции: температура, давление, излучение и т.д., что указывается соответствующим символом над (или «под») знаком равенства.
Все химические реакции могут быть сгруппированы в несколько классов, которым присущи определенные признаки.
Классификация химических реакций по числу и составу исходных и образующихся веществ
Согласно этой классификации, химические реакции подразделяются на реакции соединения, разложения, замещения, обмена.
В результате реакций соединения из двух или более (сложных или простых) веществ образуется одно новое вещество. В общем виде уравнение такой химической реакции будет выглядеть следующим образом:
Например:
СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О = Са(НСО 3) 2
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
2Mg + O 2 = 2MgO.
2FеСl 2 + Сl 2 = 2FеСl 3
Реакции соединения в большинстве случаев экзотермические, т.е. протекают с выделением тепла. Если в реакции участвуют простые вещества, то такие реакции чаще всего являются окислительно-восстановительными (ОВР), т.е. протекают с изменением степеней окисления элементов. Однозначно сказать будет ли реакция соединения между сложными веществами относиться к ОВР нельзя.
Реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется несколько других новых веществ (сложных или простых) относят к реакциям разложения . В общем виде уравнение химической реакции разложения будет выглядеть следующим образом:
Например:
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)
Большинство реакций разложения протекает при нагревании (1,4,5). Возможно разложение под действием электрического тока (2). Разложение кристаллогидратов, кислот, оснований и солей кислородсодержащих кислот (1, 3, 4, 5, 7) протекает без изменения степеней окисления элементов, т.е. эти реакции не относятся к ОВР. К ОВР реакциям разложения относится разложение оксидов, кислот и солей, образованных элементами в высших степенях окисления (6).
Реакции разложения встречаются и в органической химии, но под другими названиями — крекинг (8), дегидрирование (9):
С 18 H 38 = С 9 H 18 + С 9 H 20 (8)
C 4 H 10 = C 4 H 6 + 2H 2 (9)
При реакциях замещения простое вещество взаимодействует со сложным, образуя новое простое и новое сложное вещество. В общем виде уравнение химической реакции замещения будет выглядеть следующим образом:
Например:
2Аl + Fe 2 O 3 = 2Fе + Аl 2 О 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 О 5 (6)
СН 4 + Сl 2 = СН 3 Сl + НСl (7)
Реакции замещения в своем большинстве являются окислительно-восстановительными (1 – 4, 7). Примеры реакций разложения, в которых не происходит изменения степеней окисления немногочисленны (5, 6).
Реакциями обмена называют реакции, протекающие между сложными веществами, при которых они обмениваются своими составными частями. Обычно этот термин применяют для реакций с участием ионов, находящихся в водном растворе. В общем виде уравнение химической реакции обмена будет выглядеть следующим образом:
АВ + СD = АD + СВ
Например:
CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O (1)
NaOH + HCl = NaCl + H 2 O (2)
NаНСО 3 + НСl = NаСl + Н 2 О + СО 2 (3)
AgNО 3 + КВr = АgВr ↓ + КNО 3 (4)
СrСl 3 + ЗNаОН = Сr(ОН) 3 ↓+ ЗNаСl (5)
Реакции обмена не являются окислительно-восстановительными. Частный случай этих реакций обмена -реакции нейтрализации (реакции взаимодействия кислот со щелочами) (2). Реакции обмена протекают в том направлении, где хотя бы одно из веществ удаляется из сферы реакции в виде газообразного вещества (3), осадка (4, 5) или малодиссоциирующего соединения, чаще всего воды (1, 2).
Классификация химических реакций по изменениям степеней окисления
В зависимости от изменения степеней окисления элементов, входящих в состав реагентов и продуктов реакции все химические реакции подразделяются на окислительно-восстановительные (1, 2) и, протекающие без изменения степени окисления (3, 4).
2Mg + CO 2 = 2MgO + C (1)
Mg 0 – 2e = Mg 2+ (восстановитель)
С 4+ + 4e = C 0 (окислитель)
FeS 2 + 8HNO 3 (конц) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)
Fe 2+ -e = Fe 3+ (восстановитель)
N 5+ +3e = N 2+ (окислитель)
AgNO 3 +HCl = AgCl ↓ + HNO 3 (3)
Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)
Классификация химических реакций по тепловому эффекту
В зависимости от того, выделяется ли или поглощается тепло (энергия) в ходе реакции, все химические реакции условно разделяют на экзо – (1, 2) и эндотермические (3), соответственно. Количество тепла (энергии), выделившееся или поглотившееся в ходе реакции называют тепловым эффектом реакции. Если в уравнении указано количество выделившейся или поглощенной теплоты, то такие уравнения называются термохимическими.
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)
Классификация химических реакций по направлению протекания реакции
По направлению протекания реакции различают обратимые (химические процессы, продукты которых способны реагировать друг с другом в тех же условиях, в которых они получены, с образованием исходных веществ) и необратимые (химические процессы, продукты которых не способны реагировать друг с другом с образованием исходных веществ).
Для обратимых реакций уравнение в общем виде принято записывать следующим образом:
А + В ↔ АВ
Например:
СН 3 СООН + С 2 Н 5 ОН↔ Н 3 СООС 2 Н 5 + Н 2 О
Примерами необратимых реакций может служить следующие реакции:
2КСlО 3 → 2КСl + ЗО 2
С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 → 6СО 2 + 6Н 2 О
Свидетельством необратимости реакции может служить выделение в качестве продуктов реакции газообразного вещества, осадка или малодиссоциирующего соединения, чаще всего воды.
Классификация химических реакций по наличию катализатора
С этой точи зрения выделяют каталитические и некаталитические реакции.
Катализатором называют вещество, ускоряющее ход химической реакции. Реакции, протекающие с участием катализаторов, называются каталитическими. Протекание некоторых реакций вообще невозможно без присутствия катализатора:
2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (катализатор MnO 2)
Нередко один из продуктов реакции служит катализатором, ускоряющим эту реакцию (автокаталитические реакции):
MeO+ 2HF = MeF 2 + H 2 O, где Ме – металл.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1