Классификация химических реакций

Химия

Лекция

Химические реакции. Классификация химических реакций

1.Химическая реакция — это превращение одних веществ (реагентов) в другие, отличающиеся по химическому составу или строению (продукты реакции).

Признаки химических реакций

Химическое превращение от физического всегда можно отличить по наличию одного или нескольких признаков:

·         изменение цвета;

·         выпадение осадка;

·         выделение газа;

·         образование слабодиссоциированных веществ (например, воды);

·         выделение энергии (тепловой или световой).

Типы классификации химических реакций

1.Классификация реакций по изменению кол-ва исходных веществ и продуктов реакции

• реакции присоединения - из нескольких веществ образуется новое вещество: С + О₂ = СО₂;

• реакции разложения - из одного веществ образуется несколько других: CaCO₃ = CaO + CO₂;

• реакции замещения - в результате реагирования простого и сложного вещества образуются новые сложные и простые вещества: 2Na +2H₂O = 2NaOH + H₂;

• реакции обмена - реагенты обмениваются составными частями: MgS + 2HCl = MgCl₂ + H₂S;

• реакции нейтрализации (являются частным случаем реакций обмена) - исходными веществами реакции выступают кислота и основание, а продуктами - вода и соль: NaOH + HCl = NaCl + H₂O

2.Классификация по изменению степени окисленияи реакции, протекающие без изменения степени окисления.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — реакции, протекающие с изменением степеней окисления элемента(ов).

3. По направлению протекания (по признаку обратимости реакции)

• обратимые реакции - могут самопроизвольно протекать при данных условиях, как в прямом, так и в обратном направлении:

N₂ (г) + 3H₂ (г) ↔ 2NH₃ (г)

Среди двух одновременно протекающих реакций различают прямую (протекает «слева направо») и обратную (протекает «справа налево»). Поскольку в ходе обратимой реакции исходные вещества одновременно и расходуются, и образуются, они не полностью превращаются в продукты реакции. Поэтому об обратимых реакциях говорят, что они протекают «не до конца». В результате всегда образуется смесь исходных веществ и продуктов взаимодействия.

• необратимые реакции - протекают только в одном направлении («слева направо») с практически полным превращением исходных веществ в продукты реакции (один из продуктов является газообразным или слабодиссоциирующим веществом):

CaCO₃ = CaO + CO₂

4.Классификация по тепловому эффекту

Все химические реакции сопровождаются выделением или поглощением энергии. При разрыве химических связей в реагентах выделяется энергия, которая в основном идёт на образование новых химических связей. В некоторых реакциях энергии этих процессов близки, и в таком случае общий тепловой эффект реакции приближается к нулю.

В остальных случаях можно выделить:

• экзотермические реакции, которые идут с выделением тепла, (положительный тепловой эффект)

                                  C + O₂ = CO₂ + Q

• эндотермические реакции в ходе которых тепло поглощается (отрицательный тепловой эффект) из окружающей среды.

                                        N₂ + O₂ = 2NO – Q

5.Классификация реакций по наличию  катализатора

• каталитические реакции: это реакции, которые идут с участием катализаторов.

2H₂O₂   2H₂O + O₂

• некаталитические реакции (идущие без участия катализатора).

Например горение этана: 2C₂H₆ + 5O₂ = 2CO₂ + 6H₂O.

6. По числу фаз в реагирующей смеси различают:

• гомофазные ("гомогенные") реакции - это такие реакции, в которых реагирующие вещества и продукты находятся в одной фазе, и столкновение реагирующих частиц происходит во всем объеме реакционной смеси. К гомогенным реакциям относят взаимодействия жидкость-жидкость и газ-газ.

 2CO_(г)+O_2(г)=2CO_2(г) (одна фаза-газ);

• гетерофазные ("гетерогенные") реакции -это реакции, в которых реагирующие вещества и продукты находятся в разных фазах. При этом столкновение реагирующих частиц происходит только на границе соприкосновения фаз. К таким реакциям относятся взаимодействия газ-жидкость, газ-твердая фаза, твердая-твердая, и твердая фаза — жидкость.

Fe_(т) + CuSO_4(р-р) = Cu_(т) + FeSO_4(р-р) (три фазы - две твердых фазы и водный раствор)

7. По изменению степени окисления – реакции идущие без изменения степени окисления и реакции с изменением степени окисления (ОВР)

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – это реакции, в ходе которых степени окисления веществ изменяются. При этом происходит обмен электронами.

В неорганической химии к таким реакциям относятся, как правило, реакции разложения, замещения, соединения, и все реакции, идущие с участием простых веществ. Для уравнивания ОВР используют метод электронного баланса (количество отданных электронов должно быть равно количеству полученных) или метод электронно-ионного баланса.

Примеры:

• 2Na + Cl₂ → 2NaCl - реакция соединения

• CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O - реакция окисления

• Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu - реакция  замещения