I. В зависимости от механизма реакции могут быть отнесены к простым и сложным.

ТЕМА: ОСНОВНЫЕ ТИПЫХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Вопросы:

Понятие химическое вещество и химическая реакция. Основные типы химических реакций.

Классификация химических реакций.

– в зависимости от механизма реакции;

– по признаку изменения числа исходных и конечных веществ реакции;

– по признаку изменения степеней окисления элементов, которые входят в состав реагирующих веществ;

– по признаку выделения или поглощения энергии реакции;

– по признаку обратимости реакции

I. Понятие химическое в-во и хим. реакция.

Химическое вещество – эта любая совокупность атомов и молекул. Химическое вещество характеризуется составом и строением. Состав бывает качественный и количественный.

Качественный состав – это те элементы, из которых состоит вещество

Н₂О→Н и О

Количественный состав – это соотношение между элементами:

2 атома Н и 1 атом О.

Строение вещества – это порядок связей между атомами, характер этих связей и взаимное расположение атомов в пространстве.

Например: Н₂О – молекулярная формула,

Н–О–Н структурная формула

Химические вещества бывают простые и сложные.

Простое вещество состоит из атомов одного элемента.

Сложное вещество состоит из атомов различных элементов.

Все вещества обладают физико-химическими свойствами Агрегатным состоянием, запахом, Ткип., Тпл. И т.д.

Химическое свойство в-ва – это способность вступать во взаимодействие с другими веществами или претерпевать иные изменения, приводящие к образованию новых веществ с иным составом и строением и свойствами.

Явления, при которых из одних веществ образуются другие, называются химическими явлениями или химическими реакциями.

Химические реакции записываются при помощи уравнения.

А+В=С+Д,

А и В – исходные в-ва (реагенты)

С и Д – конечные в-ва (продукты реакции)

 

Классификация химических реакций.

Химические реакции классифицируют по 5 различным признакам. Одна и та же реакция в зависимостиот признака классификации может относиться к разным типам реакций.

Рассмотрим некоторые из признаков классификации.

I. В зависимости от механизма реакции могут быть отнесены к простым и сложным.

Простые реакции — это реакции, включающие один химический этап. Это крайне редкий случай. Как правило, химический про­цесс - это сложная реакция, причем в ней на промежуточных ста­диях участвуют активированные комплексы, свободные радикалы, ионы.

Сложные реакции — это реакции, включающие более одного химического этапа. К сложным реакциям относятся параллельные, последова­тельные и сопряженные реакции.

1) Если исходное вещество одновременно участвует в нескольких реакциях, приводящих к образованию различных продуктов, то такие реакции называются параллельными.

Так, реакция разло­жения бертолетовой соли (хлорат калия) при умеренно вы­соких температурах идет одновременно в двух направлениях, хотя условия преимущественного прохождения реакции в том или в другом направлении могут быть разные:

 

Общая скорость системы параллельных реакций (т. е. скорость превращения исходного вещества) равна сумме скоростей отдель­ных реакций. В случае же, когда скорости параллельных реакций сильно различаются между собой, суммарная скорость определяет­ся в первую очередь скоростью наиболее быстрой из них.

2) Последовательными реакциями называются реакции, при которых продукт начальной реакции является исходным веще­ством для следующей реакции.

Последовательные реакции про­текают согласно схемам:

 

 

Таковы, например, реакции омыления эфиров двухосновных ки­слот щелочью. В последовательных реакциях скорость процесса в целом определяется скоростью самой медленной стадии.

3) Сопряженные реакции, это реакции одна из которых идет самопроизвольно, тогда, как другая имеет место только в присутствии первой. В таком случае говорят, что одна реакция индуцирует протека­ние другой, т. е. имеет место химическая индукция. Идущая самопроизвольно первая реакция называется первичной, инду­цируемая реакция - вторичной.

Сопряженные реакции протекают по схеме:

 

К сопряженным реакциям относят цепные реакции, протекающие по свободно-радикальному механизму.

Свободный радикал – это атом, имеющий неспаренный электрон и обладающий высокой химической активностью

Особым примером сопряженных реакций является реакция между хлором и водородом. При температуре 150—250°С в темноте реакция практически не идет. Однако она протекает с высокой скоростью в тех же условиях в присутствии паров натрия:

Это - пример так называемой цепной реакции, протекающей по радикально-цепному механизму. При цепном процессе имеет место цепочка ре­акций, в каждой из которых образуется молекула продукта и од­новременно — свободный атом или, в общем случае, радикал, т. е. фрагмент молекулы, имеющий неспаренный электрон. Свободные радикалы химически активны, и время их жизни в химической системе невелико — они быстро реагируют либо с молекулами, либо с другими свободными радикалами. Когда свободный радикал реагирует с другой молекулой исходного вещества, образуется еще одна молекула продукта и новый радикал и т. д. Длина такой це­пи может быть очень большой (десятки тысяч элементарных актов взаимодействия). Одновременный обрыв двух цепей происходит тогда, когда два свободных радикала (или свободных атома) стал­киваются друг с другом и реагируют с образованием молекулы (реакция рекомбинации). Для рассмотренной выше цепной реак­ции между водородом и хлором имеют место следующие элемен­тарные акты обрыва кинетической цепи:

 

Для того чтобы свободные атомы соединились в молекулу, не­обходимо присутствие третьей частицы или твердой поверхности, в противном случае образовавшаяся молекула обладала бы запасом энергии, равным тому, который необходим для ее распада; не от­дав эту энергию третьей частице или твердой поверхности, она снова распалась бы. Поэтому для цепных реакций характерно влияние на скорость реакции размеров, материала и формы сосу­да, в котором протекает реакция. Для этих реакций характерна также чувствительность к следам примесей, прекращающих реак­цию за счет обрыва цепей или же, наоборот, вызывающих ее за счет инициирования цепей.

II. По признаку изменения числа исходных и конечных веществ реакции можно выделить такие типы:

1) реакции соединения, при которыхиз двух или нескольких веществ получают одно вещество:

в общем виде А + В+... → С;

2Mg + О₂ → 2MgO;

SO₂ + Н₂О → Н₂SО₃

2) реакции разложения, при которыхиз одноговеществаобразуется несколько веществ:

в общем виде С → А + В...;

t

2HgO → 2Hg + O₂;

t

Сu (ОН)₂ → СuО + Н₂О

3) реакции замещения, при которых простое вещество замещает составную часть сложного вещества и в результате образуются новое простое и новое сложное вещества:

в общем виде АВ + С → АС + В;

Н₂SО₄ + Zn → ZnSO₄ + Н₂↑

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

4) реакции обмена, при которых молекулы сложных веществ обмениваются своими составными частями:

или в общем виде AB + CD → AD + CB,

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

BaCl₂ +Н₂SО₄ → BaSO₄ ↓ + 2НCl

III. По признаку изменения степеней окисления элементов, которые входят в состав реагирующих веществ, выделяют реакции, идущие без изменения степеней окисления элементов, и на окислительно-восстановительные (идущие с изменением степеней, окисления элементов).

1. Реакции, идущие без изменения степеней окисления элементов:

SO₂ + Н₂O = H₂SO₃

СаСО₃ = СаО+СО₂

A1(ОН)₃ + 3HС1 = AlCl₃ + 3H₂O

2. Окислительно-восстановительные реакции: