Цілі уроку.Узагальнити уявлення про хімічну реакцію як про процес перетворення однієї або кількох вихідних речовин-реактивів на відрізняються від них за хімічним складом або будовою речовини - продукти реакції. Розглянути деякі з численних класифікацій хімічних реакційза різними ознаками. Показати застосовність таких класифікацій для неорганічних та органічних реакцій. Розкрити відносний характер різних типівхімічних реакцій та взаємозв'язок різних класифікацій хімічних процесів.
Поняття про хімічні реакції, їх класифікація за різними ознаками в порівнянні для неорганічних і органічних речовин
Хімічна реакція - це така зміна речовин, при якій розриваються старі та утворюються нові хімічні зв'язкиміж частинками («томами, іонами), у тому числі побудовані речовини (слайд 2).
Хімічні реакції класифікуються:
1. За кількістю та складом реагентів та продуктів (слайд 3)
а) розкладання (слайд 4)
Реакції розкладання в органічної хімії, на відміну від реакцій розкладання неорганічної хіміїмають свою специфіку. Їх можна розглядати як процеси, зворотні до приєднання, оскільки в результаті найчастіше утворюються кратні зв'язки або цикли.
б) з'єднання (слайд 5)
Щоб вступити в реакцію приєднання, органічна молекула повинна мати кратний зв'язок (або цикл), ця молекула буде головною (субстрат). Молекула простіше (часто неорганічна речовина, реагент) приєднується за місцем розриву кратного зв'язку або розкриття циклу
в) заміщення (слайд 6)
Їхня відмітна ознака - взаємодія простої речовинизі складним. Такі реакції є і в органічній хімії.
Проте поняття «заміщення» в органіці ширше, ніж у неорганічній хімії. Якщо в молекулі вихідної речовини якийсь атом або функціональна групазамінюються на інший атом чи групу, це також реакції заміщення, хоча з погляду неорганічної хімії процес виглядає як реакція обміну.
г) обміну (зокрема і нейтралізації) (слайд 7)
Рекомендується провести у формі лабораторної роботи відповідно до рівнянь реакцій, запропонованих у презентації
2. По тепловому ефекту (слайд 8)
а) ендотермічні
б) екзотермічні (у тому числі реакції горіння)
У презентації запропоновані реакції з неорганічної та органічної хімії Реакції сполуки будуть реакціями екзотермічними, а реакції розкладання – ендотермічними (відносність цього висновку підкреслить рідкісний виняток – реакція азоту з киснем – ендотермічна:
N 2 + 0 2 -> 2
NO- Q
3. За використанням каталізатора (слайд 9)
б) некаталітичні
4. У напрямку (слайд 10)
а) каталітичні (у тому числі й ферментативні)
б) некаталітичні
5. По фазі (слайд 11)
а) гомогенні
б) гетерогенні
6. За зміною ступеня окиснення елементів, що утворюють реагенти та продукти (слайд 12)
а) окисно-відновні
б) без зміни ступеня окиснення
До окислювально-відновних у неорганічній хімії відносяться всі реакції заміщення і ті реакції розкладання та сполуки, в яких бере участь хоча б одна проста речовина. У більш узагальненому варіанті (вже з урахуванням органічної хімії): всі реакції за участю простих речовин. І навпаки, до реакцій, що йдуть без зміни ступенів окислення елементів, що утворюють реагенти та продукти реакції, відносяться всі реакції обміну.
Закріплення досліджуваної теми (слайд13-21).
Підсумок уроку.
Урок 2. « Карбонові кислоти: класифікація та номенклатура, будова карбоксильної групи, фізичні, Хімічні властивості, способи отримання граничних одноосновних карбонових кислот» (Слайд 1)Цілі уроку.Дати поняття про карбонові кислоти та їх класифікацію порівняно з мінеральними кислотами. Розглянути основи міжнародної та тривіальної номенклатури та ізомерію цього типу органічних сполук. Розібрати будову карбоксильної групи та спрогнозувати хімічну поведінку карбонових кислот. Розглянути загальні властивостікарбонових кислот порівняно із властивостями мінеральних кислот. Дати поняття про особливі властивості карбонових кислот (реакції по радикалу та утворення функціональних похідних). Познайомити учнів з найбільш характерними представниками карбонових кислот і показати їх значення у природі та в житті людини.
Поняття про карбонові кислоти, їх класифікація за різними ознакамиКарбонові кислоти- клас органічних сполук, молекули якого містять карбоксильну групу – COOH. Склад граничних одноосновних карбонових кислот відповідає загальній формулі (Слайд 2)
Карбонові кислоти класифікуються:
За кількістю карбоксильних груп карбонові кислоти поділяються на (Слайд 3):
- монокарбонові або одноосновні ( оцтова кислота)
- дикарбонові або двоосновні (щавлева кислота)
Залежно від будови вуглеводневого радикалу, з яким пов'язана карбоксильна група, карбонові кислоти поділяються на:
- аліфатичні (оцтова або акрилова)
- аліциклічні (циклогексанкарбонова)
- ароматичні (бензойна, фталева)
Приклади кислот (Слайд 4)
Ізомерія та будова карбонових кислот
1.Ізомерія вуглецевого ланцюга (Слайд 5)
2. Ізомерія положення кратного зв'язку, наприклад:
СН 2 = СН - СН 2 - СООН Бутен-3-ова кислота (вінілоцтова кислота)
СН 3 – СН = СН – СООН Бутен-2-ова кислота (кротонова кислота)
3. Цис-, транс-ізомерія, наприклад:
Будова(Слайд 6)
Карбоксильна група СООН складається з карбонільної групи С=О та гідроксильної групи ВІН.
У групі З атом вуглецю несе частковий позитивний заряд і притягує до себе електронну пару атома кисню в групі ВІН. При цьому електронна щільність на атомі кисню зменшується, зв'язок О-Нпослаблюється:
У свою чергу група ВІН "гасить" позитивний заряд на групі СО.
Фізичні та хімічні властивості карбонових кислот
Нижчі карбонові кислоти – рідини з гострим запахом, добре розчинні у воді. З підвищенням відносної молекулярної маси розчинність кислот у питній воді зменшується, а температура кипіння підвищується. Вищі кислоти, починаючи з пеларгонової
З 8 Н 17 СООН – тверді речовини, без запаху, нерозчинні у воді.
Найбільш важливі хімічні властивості, характерні більшості карбонових кислот (Слайд 7,8):
1) Взаємодія з активними металами:
2 CH 3 COOH + Mg(CH 3 COO)2 Mg + H 2
2) Взаємодія з оксидами металів:
2СН 3 СООН + СаО(СН 3 СОО) 2 Са + Н 2 О
3) Взаємодія з основами:
CH 3 COOH + NaOHCH 3 COONa + H 2 O
4) Взаємодія із солями:
CH 3 COOH + NaHCO 3 CH 3 COONa + СО 2 + Н 2 О
5) Взаємодія зі спиртами (реакція етерифікації):
CH 3 COOH + СН 3 СН 2 ОНCH 3 COOСН 2 СН 3 + H 2 O
6) Взаємодія з аміаком:
CH 3 COOH + NH 3 CH 3 COONH 4
При нагріванні амонійних солей карбонових кислот утворюються їх аміди:
CH 3 COONH 4 CH 3 CONH 2 + H 2 O
7) Під дією SOC l2 карбонові кислоти перетворюються на відповідні хлорангідриди.
CH 3 COOH + SOC l2 CH 3 COCl + HCl + SO 2
4. Міжкласова ізомерія :
наприклад: З 4 Н 8 Про 2
СН 3 – СН 2 – СО – О – СН з метиловий ефір пропанової кислоти
СН 3 – СО – О – CH 2 – СН 3 етиловий ефір етанової кислоти
С3Н 7 – СООН бутанова кислота
(Слайд 9,10)
1. Окислення альдегідів та первинних спиртів -
загальний спосіботримання карбонових кислот:
2. Інший загальний спосіб - гідроліз галогензаміщених вуглеводнів, що містять три атоми галогену в одного атома вуглецю:
3
NaCl
3. Взаємодія реактиву Гриньяра з СО2:
4. Гідроліз складних ефірів:
5. Гідроліз ангідридів кислот:
Способи одержання карбонових кислот
Для окремих кислотіснують специфічні способи одержання (Слайд 11):
Для отримання бензойної кислотиможна використовувати окислення монозаміщених гомологів бензолу кислим розчиномперманганату калію:
Оцтову кислотуодержують у промислових масштабах каталітичним окисленням бутану киснем повітря:
Мурашину кислотуодержують нагріванням оксиду вуглецю (II) з порошкоподібним гідроксидом натрію під тиском та обробкою отриманого форміату натрію сильною кислотою:
Застосування карбонових кислот(Слайд 12)
Закріплення вивченої теми (слайд13-14).
Щоб скористатися попереднім переглядом презентацій, створіть собі обліковий запис Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com
Підписи до слайдів:
Класифікація хімічних реакцій
Хімічні реакції – хімічні процеси, в результаті яких з одних речовин утворюються інші, що відрізняються від них за складом і (або) будовою. При хімічних реакціях обов'язково відбувається зміна речовин, у якому рвуться старі й утворюються нові зв'язки між атомами. Ознаки хімічних реакцій: Виділяється газ Випаде осад 3) Відбувається зміна забарвлення речовин Виділяється або поглинається тепло, світло
Хімічні реакції у неорганічній хімії
Хімічні реакції у неорганічній хімії
Хімічні реакції в неорганічній хімії 1. За зміною ступенів окиснення хімічних елементів: Окисно- відновлювальні реакції: Окисно-відновні реакції - це реакції, що йдуть зі зміною ступенів окислення елементів. Міжмолекулярна - це реакція, що йде зі зміною ступеня окиснення атомів у різних молекулах. -2 +4 0 2H 2 S + H 2 SO 3 → 3S + 3H 2 O +2 -1 +2.5 -2 2Na 2 S 2 O 3 + H 2 O 2 → Na 2 S 4 O 6 + 2NaOH
Хімічні реакції в неорганічній хімії 1. За зміною ступенів окиснення хімічних елементів, що утворюють речовини: Окислювально-відновні реакції: 2. Внутрішньомолекулярна - це реакція, що йде зі зміною ступеня окиснення різних атомів в одній молекулі. Диспропорціонування - це реакція, що йде з одночасним збільшенням і зменшенням ступеня окислення атомів одного і того ж елемента. +1 +5 -1 3NaClO → NaClO 3 + 2NaCl
2.1. Реакції, що йдуть без зміни складу речовин У неорганічній хімії до таких реакцій можна віднести процеси отримання алотропних модифікацій одного хімічного елемента, наприклад: С (графіт) С (алмаз) 3О 2 (кисень) 2О 3 (озон) Sn (біле олово) Sn (сіре олово) S (ромбічна) S (пластична) P (червоний) P (білий) Хімічні реакції в неорганічної хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин:
Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин: 2.2. Реакції, що йдуть зі зміною складу речовини Реакції сполуки – це реакції, при яких із двох і більше речовин утворюється одна складна речовина. У неорганічній хімії все різноманіття реакції сполуки можна розглянути на прикладі реакції одержання сірчаної кислоти із сірки: а) одержання оксиду сірки(IV): S + O 2 SO 2 - з двох простих речовин утворюється одна складна; б) одержання оксиду сірки(VI) ) : 2 SO 2 + O 2 2SO 3 - з простої та складної речовин утворюється одна складна, в) отримання сірчаної кислоти: SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 - з двох складних речовинутворюється одне складне.
Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин: 2. Реакції розкладання – це такі реакції, при яких з однієї складної речовини утворюється декілька нових речовин. У неорганічній хімії все різноманіття таких реакцій можна розглянути на блоці реакцій одержання кисню лабораторними способами: а) розкладання оксиду ртуті(II) : 2HgO t 2Hg + O 2 - з однієї складної речовини утворюються дві прості. б) розкладання нітрату калію: 2KNO 3 t 2KNO 2 + O 2 - з однієї складної речовини утворюються одна проста і одна складна. в) розкладання перманганату калію: 2 KMnO 4 → t K 2 MnO 4 + MnO 2 +O 2 - з однієї складної речовини утворюються дві складні і одна проста.
Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин: 3. Реакції заміщення – це такі реакції, внаслідок яких атоми простої речовини заміщають атоми якогось елемента у складній речовині. У неорганічній хімії прикладом таких процесів може бути блок реакцій, що характеризують властивості металів: а) взаємодія лужних або лужноземельних металівз водою: 2 Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 б) взаємодія металів з кислотами в розчині: Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 ) взаємодія металів із солями в розчині: Fe + Cu SO 4 = FeSO 4 + Cu г) металотермія: 2Al + Cr 2 O 3 t Al 2 O 3 + 2Cr
4. Реакції обміну - це такі реакції, при яких дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинамиЦі реакції характеризують властивості електролітів і в розчинах протікають за правилом Бертолле, тобто тільки в тому випадку, якщо в результаті утворюється осад, газ або речовина, що малодисоціює (наприклад, Н 2 О). У неорганічній це може бути блок реакцій, що характеризують властивості лугів: а) реакція нейтралізації, що йде з утворенням солі та води: NaOH + HNO 3 = NaNO 3 + H 2 O або в іонному вигляді: ВІН - + Н + = Н 2 Про б ) реакція між лугом і сіллю, що йде з утворенням газу: 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 = CaCl 2 + 2NH 3 + 2 H 2 O в) реакція між лугом і сіллю, що йде з утворенням осаду: Сі SO 4 + 2KOH = Cu(OH) 2 + K 2 SO 4 Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин:
Хімічні реакції у неорганічній хімії 3. По тепловому ефекту: 3.1. Екзотермічні реакції: Екзотермічні реакції - це реакції, що протікають із виділенням енергії у зовнішнє середовище. До них відносяться майже всі реакції сполуки. Екзотермічні реакції, які протікають з виділенням світла, відносять до реакцій горіння, наприклад: 4Р + 5О 2 = 2Р 2 О 5 + Q 3.2. Ендотермічні реакції: Ендотермічні реакції – це реакції, що протікають із поглинанням енергії у зовнішнє середовище. До них відносяться майже всі реакції розкладання, наприклад: Випал вапняку: СаСО 3 t CaO + CO 2 - Q
Хімічні реакції у неорганічній хімії 4. Оборотність процесу: 4.1. Необоротні реакції: Необоротні реакції протікають в умовах лише в одному напрямку. До таких реакцій можна віднести всі реакції обміну, що супроводжуються утворенням осаду, газу або малодисоціюючої речовини (води) і всі реакції горіння: S + O 2 SO 2 ; 4 P + 5O 2 2P 2 O 5 ; Сі SO 4 + 2KOH Cu(OH) 2 + K 2 SO 4 4.2. Оборотні реакції: Оборотні реакції в цих умовах протікають одночасно у двох протилежних напрямках. Таких реакцій переважна більшість. Наприклад: 2 SO 2 + O 2 2SO 3 N 2 +3H 2 2NH 3
Каталізатори - це речовини, що беруть участь у хімічній реакції і змінюють її швидкість або напрямок, але після закінчення реакції залишаються незмінними якісно та кількісно. 5.1. Некаталітичні реакції: Некаталітичні реакції - це реакції, що йдуть без участі каталізатора: 2HgO t 2Hg + O 2 2Al + 6HCl t 2AlCl 3 + 3H 2 5.2.Каталітичні реакції: t реакції ,MnO 2 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 P,t CO + NaOH H-CO-ONa Хімічні реакції в неорганічній хімії 5 . Участь каталізатора
Хімічні реакції у неорганічній хімії 6 . Наявність поверхні поділу фаз 6.1. Гетерогенні реакції: Гетерогенні реакції – це реакції, в яких реагуючі речовини та продукти реакції знаходяться в різних агрегатних станах(у різних фазах): FeO(т) + СО(г) Fe(т) + СО 2 (г) + Q 2 Al(т) + 3С u С l 2 (р-р) = 3С u(т) + 2AlCl 3 (р-р) CaC 2 (т) + 2H 2 O (ж) = C 2 H 2 + Ca(OH) 2 (р-р) 6.2. Гомогенні реакції: Гомогенні реакції – це реакції, в яких реагуючі речовини та продукти реакції знаходяться в одному агрегатному стані (в одній фазі): 2С 2 Н 6 (г) + 7О 2 (г) 4СО 2 (г) + 6Н 2 О (г) 2 SO 2 (г) + O 2 (г) = 2SO 3 (г) + Q H 2 (г) + F 2 (г) = 2HF (г)
Теми кодифікатора ЄДІ: Класифікація хімічних реакцій в органічній та неорганічній хімії.
Хімічні реакції це такий вид взаємодії частинок, коли з одних хімічних речовинвиходять інші, що відрізняються від них за властивостями та будовою. Речовини, які вступаютьу реакцію - реагенти. Речовини, які утворюютьсяв ході хімічної реакції - продукти.
У ході хімічної реакції руйнуються хімічні зв'язки і утворюються нові.
У ході хімічних реакцій не змінюються атоми, що у реакції. Змінюється лише порядок з'єднання атомів у молекулах. Таким чином, число атомів однієї і тієї ж речовини в ході хімічної реакції не змінюється.
Хімічні реакції класифікують за різними ознаками. Розглянемо основні види класифікації хімічних реакцій.
Класифікація за кількістю та складом реагуючих речовин
За складом та числом реагуючих речовин поділяють реакції, що протікають без зміни складу речовин, та реакції, що протікають зі зміною складу речовин:
1. Реакції, які протікають без зміни складу речовин (A → B)
До таких реакцій у неорганічній хіміїможна віднести алотропні переходи простих речовин з однієї модифікації до іншої:
S ромбічна → S моноклінна.
У органічної хіміїдо таких реакцій відносяться реакції ізомеризації , коли з одного ізомеру під дією каталізатора та зовнішніх факторів виходить інший (як правило, структурний ізомер).
Наприклад, ізомеризація бутану в 2-метилпропан (ізобутан):
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH(CH 3)-CH 3 .
2. Реакції, що протікають із зміною складу
- Реакції з'єднання (A + B + … → D)— це такі реакції, у яких із двох і більше речовин утворюється одна нова складна речовина. У неорганічної хіміїдо реакції з'єднання відносяться реакції горіння простих речовин, взаємодія основних оксидів з кислотними та ін. В органічній хіміїтакі реакції називаються реакціями приєднання. Реакції приєднання — це такі реакції, у ході яких до органічної молекули, що розглядається, приєднується інша молекула. До реакцій приєднання відносяться реакції гідрування(Взаємодія з воднем), гідратації(Приєднання води), гідрогалогенування(Приєднання галогеноводороду), полімеризація(Приєднання молекул один до одного з утворенням довгого ланцюжка) та ін.
Наприклад, гідратація:
CH 2 = CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH
- Реакції розкладання (A → B + C + …)- Це такі реакції, в ході яких з однієї складної молекули утворюється кілька менш складних або простих речовин. При цьому можуть утворюватися як прості, і складні речовини.
Наприклад, при розкладанні пероксиду водню:
2H 2 O 2→ 2H 2 O + O 2 .
В органічній хіміїподіляють власне реакції розкладання та реакції відщеплення . Реакції відщеплення (елімінування) — це такі реакції, у яких відбувається відрив атомів чи атомних груп від вихідної молекули за збереження її вуглецевого скелета.
Наприклад, реакція відщеплення водню (дегідрування) від пропана:
C 3 H 8 → C 3 H 6 + H 2
Як правило, у назві таких реакцій є приставка де. Реакції розкладання в органічній хімії відбуваються, як правило, із розривом вуглецевого ланцюга.
Наприклад, реакція крекінгу бутану(розщеплення на простіші молекули при нагріванні або під дією каталізатора):
C 4 H 10 → C 2 H 4 + C 2 H 6
- Реакції заміщення - Це такі реакції, в ході яких атоми або групи атомів однієї речовини заміщаються на атоми або групи атомів іншої речовини. У неорганічній хімії ці реакції відбуваються за схемою:
AB + C = AC + B.
Наприклад, більш активні галогенивитісняють менш активні сполуки. Взаємодія йодиду каліюз хлором:
2KI + Cl 2 → 2KCl + I 2 .
Заміщатися можуть окремі атоми, і молекули.
Наприкладпри сплавленні менше леткі оксиди витісняють більш леткііз солей. Так, нелеткий оксид кремніювитісняє оксид вуглецю з карбонату натріюпри сплавленні:
Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2
У органічної хімії реакції заміщення - це такі реакції, в ході яких частина органічної молекули заміщається на інші частки. При цьому заміщена частка, як правило, з'єднується з частиною молекули-заступника.
Наприклад, реакція хлорування метану:
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
За кількістю частинок та складом продуктів взаємодії ця реакція більше схожа на реакцію обміну. Проте, за механізмомтака реакція є реакцією заміщення.
- Реакції обміну - Це такі реакції, в ході яких дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинами:
AB + CD = AC + BD
До реакцій обміну відносяться реакції іонного обміну, що протікають у розчинах; реакції, що ілюструють кислотно-основні властивості речовин та інші.
прикладреакції обміну в неорганічній хімії - нейтралізація соляної кислотилугом:
NaOH + HCl = NaCl + H 2 O
прикладреакції обміну в органічній хімії. лужний гідроліз хлоретану:
CH 3 -CH 2 -Cl + KOH = CH 3 -CH 2 -OH + KCl
Класифікація хімічних реакцій щодо зміни ступеня окиснення елементів, що утворюють речовини
По зміні ступеня окиснення елементівхімічні реакції ділять на окисно-відновні реакції, і реакції, що йдуть без зміни ступенів окисненняхімічні елементи.
- Окисно-відновні реакції (ОВР) - це реакції, в ході яких ступеня окисленняречовин змінюються. При цьому відбувається обмін електронами.
У неорганічної хімії до таких реакцій відносяться, як правило, реакції розкладання, заміщення, сполуки і всі реакції, що йдуть за участю простих речовин. Для вирівнювання ОВР використовують метод електронного балансу(кількість відданих електронів має дорівнювати кількості отриманих) або метод електронно-іонного балансу.
У органічної хімії поділяють реакції окислення та відновлення, залежно від того, що відбувається з органічною молекулою.
Реакції окиснення в органічній хімії- Це реакції, в ході яких зменшується кількість атомів воднюабо збільшується кількість атомів кисню у вихідній органічній молекулі.
Наприклад, окислення етанолу під дією оксиду міді:
CH 3 -CH 2 -OH + CuO → CH 3 -CH = O + H 2 O + Cu
Реакції відновлення в органічній хімії - це реакції, в ході яких збільшується кількість атомів воднюабо зменшується кількість атомів киснюв органічній молекулі.
Наприклад, відновлення оцтового альдегіду воднем:
CH 3 -CH=O + H 2 → CH 3 -CH 2 -OH
- Протолітичні реакції та реакції обміну - Це такі реакції, в ході яких ступеня окислення атомів не змінюються.
Наприклад, нейтралізація їдкого натру азотною кислотою:
NaOH + HNO 3 = H 2 O + NaNO 3
Класифікація реакцій з теплового ефекту
За тепловим ефектом реакції поділяють на екзотермічніі ендотермічні.
Екзотермічні реакції - Це реакції, що супроводжуються виділенням енергії у формі теплоти (+ Q). До таких реакцій відносяться майже всі реакції сполуки.
Винятки- Реакція азотуз киснемз освітою оксиду азоту (II) - ендотермічна:
N 2 + O 2 = 2NO - Q
Реакція газоподібного воднюз твердим йодомтакож ендотермічна:
H 2 + I 2 = 2HI - Q
Екзотермічні реакції, у ході яких виділяється світло, називають реакціями горіння.
Наприклад, горіння метану:
CH 4 + O 2 = CO 2 + H 2 O
Також екзотермічнимиє:
Ендотермічні реакції - Це реакції, що супроводжуються поглинанням енергіїу формі теплоти ( - Q ). Як правило, з поглинанням теплоти йде більшість реакцій розкладання(Реакції, що вимагають тривалого нагрівання).
Наприклад, розкладання вапняку:
CaCO 3 → CaO + CO 2 – Q
Також ендотермічнимиє:
- реакції гідролізу;
- реакції, що йдуть тільки при нагріванні;
- реакції, що протікають тількиза дуже високих температур або під дією електричного розряду.
Наприклад, перетворення кисню на озон:
3O 2 = 2O 3 - Q
У органічної хімії із поглинанням теплоти йдуть реакції розкладання. Наприклад, крекінг пентана:
C 5 H 12 → C 3 H 6 + C 2 H 6 – Q.
Класифікація хімічних реакцій щодо агрегатного стану реагуючих речовин (за фазовим складом)
Речовини можуть існувати у трьох основних агрегатних станах. твердому, рідкомуі газоподібному. За фазовим станомподіляють реакції гомогенніі гетерогенні.
- Гомогенні реакції — це такі реакції, в яких реагуючі речовини та продукти знаходяться в одній фазі, і зіткнення частинок реагують відбувається у всьому обсязі реакційної суміші. До гомогенних реакцій відносять взаємодії рідина-рідинаі газ-газ.
Наприклад, окислення сірчистого газу:
2SO 2(г) + O 2(г) = 2SO 3(г)
- Гетерогенні реакції — це реакції, в яких реагуючі речовини та продукти знаходяться у різних фазах. При цьому зіткнення реагуючих частинок відбувається лише на межі зіткнення фаз. До таких реакцій відносяться взаємодії газ-рідина, газ-тверда фаза, тверда-тверда, і тверда фаза - рідина.
Наприклад, взаємодія Вуглекислий газ і гідроксиду кальцію:
CO 2(г) + Ca(OH) 2(р-р) = CaCO 3(тв) + H 2 O
Для класифікації реакцій за фазовим станом корисно вміти визначати фазові стани речовин. Це досить легко зробити, використовуючи знання про будову речовини, зокрема про .
Речовини з іонної, атомноїабо металевої кристалічною решіткою , як правило твердіза звичайних умов; речовини з молекулярними гратами, як правило, рідиниабо газиза звичайних умов.
Зауважте, що при нагріванні або охолодженні речовини можуть переходити з одного фазового стану в інший. У такому разі необхідно орієнтуватися на умови проведення конкретної реакції та Фізичні властивостіречовини.
Наприклад, отримання синтез-газувідбувається за дуже високих температур, при яких вода - пара:
CH 4(г) + H2O(г) = CO(г) + 3H 2(г)
Таким чином, парова конверсія метану — гомогенна реакція.
Класифікація хімічних реакцій за участю каталізатора
Каталізатор - це така речовина, яка прискорює реакцію, але не входить до складу продуктів реакції. Каталізатор бере участь у реакції, але практичсеки не витрачається в ході реакції. Умовно схему дії каталізатора Допри взаємодії речовин A + Bможна зобразити так: A + K = AK; AK+B=AB+K.
Залежно від наявності каталізатора розрізняють каталітичні та некаталітичні реакції.
- Каталітичні реакції - Це реакції, які йдуть за участю каталізаторів. Наприклад, розкладання бертолетової солі: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 .
- Некаталітичні реакції - Це реакції, які йдуть без участі каталізатора. Наприклад, горіння етану: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.
Всі реакції, що протікають за участю у клітинах живих організмів, протікають за участю спеціальних білкових каталізаторів – ферментів. Такі реакції називають ферментативними.
Докладніше механізм дії та функції каталізаторів розглядаються в окремій статті.
Класифікація реакцій у напрямку
Оборотні реакції - Це реакції, які можуть протікати і в прямому, і в зворотному напрямку, тобто. коли за цих умов продукти реакції можуть взаємодіяти один з одним. До оборотних реакцій належать більшість гомогенних реакцій, етерифікація; реакції гідролізу; гідрування-дегідрування, гідратація-дегідратація; одержання аміаку з простих речовин, окислення сірчистого газу, одержання галогеноводородів (крім фтороводню) та сірководню; синтез метанолу; отримання та розкладання карбонатів та гідрокарбонатів, і т.д.
Необоротні реакції - Це реакції, які протікають переважно в одному напрямку, тобто. продукти реакції не можуть взаємодіяти один з одним за цих умов. Приклади необоротних реакцій: горіння; реакції, що йдуть із вибухом; реакції, що йдуть з утворенням газу, осаду або води у розчинах; розчинення лужних металів у воді; та ін.
Лекція: Класифікація хімічних реакцій у неорганічній та органічній хімії
Види хімічних реакцій у неорганічній хімії
А) Класифікація за кількістю початкових речовин:
Розкладання - внаслідок даної реакції, з однієї наявної складної речовини, утворюються дві або кілька простих, а також складних речовин.
Приклад: 2Н 2 O 2 → 2Н 2 O + O 2З'єднання - Це така реакція, при якій з двох і більш простих, а також складних речовин, утворюється одна, але складніша.
Приклад: 4Al+3O 2 → 2Al 2 O 3
Заміщення – це певна хімічна реакція, яка проходить між деякими простими, а також складними речовинами.Атоми простої речовини, у цій реакції, заміщаються на атоми одного з елементів, що знаходиться в складній речовині.Приклад: 2КI + Cl2 → 2КCl + I 2
Обмін - Це така реакція, при якій два складних за будовою речовини обмінюються своїми частинами.Приклад: HCl + KNO 2 → KCl + HNO 2
Б) Класифікація з теплового ефекту:
Екзотермічні реакції – це певні хімічні реакції, у яких відбувається виділення тепла.Приклади:
S + O 2 → SO 2 + Q
2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 +6H 2 O + Q
Ендотермічні реакції
– це певні хімічні реакції, у яких відбувається поглинання тепла. Як правило, це реакції розкладання.
Приклади:
CaCO 3 → CaO + CO 2 – Q
2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 – Q
Теплота, яка виділяється чи поглинається внаслідок хімічної реакції, називається тепловий ефект.
Хімічні рівняння, в яких вказано тепловий ефект реакції, називають термохімічними.
В) Класифікація за оборотністю:
Оборотні реакції – це реакції, які протікають за однакових умов у взаємопротилежних напрямках.Приклад: 3H 2 + N 2 ⇌ 2NH 3
Необоротні реакції - Це реакції, які протікають тільки в одному напрямку, а так само завершуються повною витратою всіх вихідних речовин. При цих реакціях виділяєтегаз, осад, вода.Приклад: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2
Г) Класифікація щодо зміни ступеня окиснення:
Окисно-відновні реакції – у процесі даних реакцій відбувається зміна ступеня окиснення.Приклад: Сu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.
Не окисно - відновлювальні - Реакції без зміни ступеня окислення.Приклад: HNO3+KOH → KNO3+H2O.
Д) Класифікація за фазою:
Гомогенні реакції – реакції, що протікають в одній фазі, коли вихідні речовини та продукти реакції мають один агрегатний стан.Приклад: Н 2 (газ) + Cl 2 (газ) → 2HCL
Гетерогенні реакції - Реакції, що протікають на поверхні розділу фаз, при яких продукти реакції та вихідні речовини мають різний агрегатний стан.Приклад: CuO+H2 → Cu+H2O
Класифікація з використання каталізатора:
Каталізатор – речовина, що прискорює реакцію. Каталітична реакція протікає у присутності каталізатора, некаталітична – без каталізатора.
Приклад: 2H 2 0 2 MnO 2 →
2H 2 O + O 2 каталізатор MnO 2
Взаємодія лугу із кислотою протікає без каталізатора.
Приклад: КOH + HCl →
КCl + H 2 O
Інгібітори - речовини, що уповільнюють реакцію.
Каталізатори та інгібітори самі під час реакції не витрачаються.
Види хімічних реакцій в органічній хімії
Заміщення - Це реакція, в процесі якої відбувається заміна одного атома/групи атомів, у вихідній молекулі, на інші атоми/групи атомів.
Приклад: СН 4 + Сl 2 → СН 3 Сl + НСl
Приєднання - Це реакції, при яких кілька молекул речовини з'єднуються в одну.До реакцій приєднання належать:
- Гідрування – реакція, у процесі якої відбувається приєднання водню з кратного зв'язку.
Приклад: СН 3 -СН = СН 2 (пропен) + Н 2 → СН 3 -СН 2 -СН 3 (пропан)
Гідрогалогенування- Реакція, що приєднує галогенводень.
Приклад: СН 2 = СН 2 (етен) + НСl → СН 3 -СН 2 -Сl (хлоретан)
Алкіни реагують з галогеноводородами (хлороводнем, бромоводнем) так само, як і алкени. Приєднання до хімічної реакції проходить у 2 стадії, і визначається правилом Марковникова:
При приєднанні протонних кислот та води до несиметричних алкенів та алкінів атом водню приєднується до найбільш гідрогенізованого атома вуглецю.
Механізм цієї хімічної реакції. Утворюється в 1-ій, швидкій стадії, p-комплекс у 2-ій повільній стадії поступово перетворюється на s-комплекс - карбокатіон. У 3-й стадії відбувається стабілізація карбокатіону – тобто взаємодія з аніоном брому:
І1, І2 – карбокатіони. П1, П2 – броміди.
Галогенування - Реакція, при якій приєднується галоген.Галогенуванням також називають всі процеси, в результаті яких в органічні сполуки вводяться атоми галогену. Це поняття вживається в " широкому значенніВідповідно до даного поняття, розрізняють такі хімічні реакції на основі галогенування: фторування, хлорування, бромування, йодування.
Галогеновмісні органічні похідні вважаються найважливішими сполуками, які застосовуються як в органічному синтезі, так і як цільові продукти. Галогенпохідні вуглеводнів вважаються вихідними продуктами у великій кількості реакцій нуклеофільного заміщення. Що стосується практичного використання сполук, що містять галоген, то вони застосовуються у вигляді розчинників, наприклад хлорсодержащие сполуки, холодильних агентів - хлорфторпохідні, фреони, пестицидів, фармацевтичних препаратів, пластифікаторів, мономерів для отримання пластмас.
Гідратація- Реакції приєднання молекули води по кратному зв'язку.
Полімеризація - це особливий вид реакції, при якій молекули речовини, що мають відносну невелику молекулярну масу, Приєднуються один до одного, згодом утворюючи молекули речовини з високою молекулярною масою.
| | |
>> Хімія: Типи хімічних реакцій в органічній хімії
Реакції органічних речовин можна формально розділити на чотири основні типи: заміщення, приєднання, відщеплення (елімінування) та перегрупування (ізомеризації). Очевидно, що все різноманіття реакцій органічних сполук неможливо звести до рамок запропонованої класифікації (наприклад, реакції горіння). Однак така класифікація допоможе встановити аналогії з вже знайомими вам із курсу неорганічної хімії класифікаціями реакцій, що протікають між неорганічними речовинами.
Як правило, основне органічна сполука, що бере участь у реакції, називають субстратом, а інший компонент реакції умовно розглядають як реагент.
Реакції заміщення
Реакції, у яких здійснюється заміна одного атома чи групи атомів у вихідній молекулі (субстраті) інші атоми чи групи атомів, називаються реакціями заміщення.
В реакції заміщення вступають граничні та ароматичні сполуки, такі, як, наприклад, алкани, циклоалкани або арени.
Наведемо приклади таких реакцій.
