IV. По признаку выделения или поглощения энергии реакции делят на экзотермические и эндотермические.

В ходе всех химических реакций происходит выделение или поглощение энергии, т. е. имеет место обмен энергией между системой и внешней средой. Обмен энергией может про­исходить в разных формах: чаще всего в виде теплоты, а также в виде светового излучения, акустических волн и т. д. Так как существует эквивалентность между разными видами энергии, то количество энергии, которой химическая система обменива­ется с внешней средой, можно свести к количеству теплоты.

Если Е₁ + Е₂ > Е₃ + Е₄, тот энергия выделяется и эта реакция экзотермическая.

Если Е₁ + Е₂ < Е₃ + Е₄, тот энергия поглощаетсяется и эта реакция эндотермическая.

Реакции, протекающие с выделением теплоты, называют экзотермическими, с поглощением теплоты – эндотермическими.

Количество выделенной или поглощенной теплоты при данных количествах реагирующих веществ называют тепловым эффектом реакции. Тепловой эффект реакций определяется разностью энергий связи, которые образуются и разрываются.

В термохимических уравнениях химических реакций тепловой эффект указывают при помощи величины DH, которая называется изменением энтальпии (теплосодержания) реакции.

(Е₃ + Е₄) – (Е₁ + Е₂) = D H

Химические уравнения, в которых указан тепловой эффект реакций называются термохимическими уравнениями. Если реакция протекает при стандартных условиях (температуре 289,15 К или 25 ⁰С, давлении 101 325 Па, концентрации всех веществ в растворе или в газе 1 моль в литре), то изменение энтальпии обозначают символом D H⁰.

Если D H<0, то теплота выделяется, т.е. реакция – экзотермическая. Для эндотермических реакций D H>0.

Существуют две формы записи термохимиче­ских уравнений. В одном случае (термохимическая форма) теп­ловой эффект записывается в самом уравнении, обычно в его правой части; при этом тепловой эффект экзотермической ре­акции входит в уравнение со знаком "+", а эндотермической — со знаком "–", т. е. знак соответствует величине (,). Например:

H₂ + Cl₂ = 2 HCl + 185 кДж – экзотермическая реакция

N₂ + O₂ = 2 NO – 181 кДж – эндотермическая реакция

В других случаях после записи уравнения реакции отдельно записывают D Нреакции, знак которой противоположен знаку <2 • Например:

H₂ + Cl₂ → 2 HCl, D H⁰ = –185 кДж

N₂ + O₂ → 2 NO, D H⁰ = + 181 кДж

Эта система записи принята в химической термодинамике (тер­модинамическая форма записи).

Тепловой эффект реакции образования какого-либо соединения — это не только важная характеристика данного соединения, но и величина, по­зволяющая оценить его устойчивость. Последующее развитие хи­мии в основном подтвердило правильность этого положения.

Вещества, образующиеся из простых веществ (хотя бы тео­ретически) в результате экзотермической реакции, называются экзотермичными; процесс их разложения на простые вещества, наоборот, эндотермический. Так, экзотермичным веществом является вода. Вещества, образующиеся из простых веществ (хотя бы теоретически) в результате эндотермических процес­сов, называются эндотермичными; процесс их разложения на простые вещества - экзотермический.

Все эндотермичные соединения неустойчивы (поскольку эта неустойчивость определяется законами термодинамики, пра­вильнее сказать термодинамически неустойчивы), причем, чем более эндотермичным является соединение, тем более оно не­устойчиво, т. е. тем легче оно разлагается. И наоборот, чем более экзотермичным является соединение, тем труднее его разложить (например, путем термического разложения).

Так, ацетилен С₂Н₂, являясь эндотермичным соединением, при определенных условиях может раз­лагаться со взрывом, поэтому его хранят и транспортируют в газо­вых баллонах не в чистом виде, а растворенным в ацетоне, так как разбавление легко взрывающегося вещества другим, инертным по отношению к нему веществом, предотвращает возможность взрыва.

Термодинамически неустойчивы все вещества или смеси ве­ществ, которые используются в качестве взрывчатых веществ. В этом случае экзотермической может быть реакция их распада как до более простых соединений, так и до простых веществ. Смесь веществ может быть термодинамически неустойчивой, т. е. взрывчатой, из-за возможности экзотермической реакции между ее компонентами, поэтому могут взрываться гремучий газ и смесь древесных опилок с жидким кислородом. Белый фосфор эндотермичен по отношению к красному, поэтому при хранении он посте­пенно превращается в красный. Таких примеров можно привести много. Напротив, такие соединения, как вода или оксид титана, весьма экзотермичны (соответственно -286 и -912 кДж/моль), а потому - весьма устойчивы.

Устойчивость экзотермичных соединений и неустойчивость эндотермичных - это проявление общей закономерности, ко­торая получила название принципа Бертло — Томсена, согласю которому химические процессы идут преимущественно в экзо­термическом направлении.

V. По признаку обратимости реакции подразделяются на две группы: необ­ратимые и обратимые.

1) Необратимые реакциимогут идти только в одном направлении и протекают до полного завершения.

Эта означает, что реакция продолжается до тех пор, пока один из реагентов не израсходуется полностью. Необратимых реакций, вообще говоря, не бывает. Просто в определенных условиях некоторые реакции можно довести практически до конца, например, если удалять продукты из сферы реакции - выпадение осадка, выделение газа, образование малодиссоциированных продуктов и т. д.

К необратимым реакциям относятся реакции, при протекании которых:

а) образующиеся продукты уходят из сферы реакции — выпадают в виде осадка или выделяются в виде газа:

Zn + H₂ → ZnSO₄ + H₂↑, где водород выделяется виде пузырьков газа.

Выделяется осадок CuO.

б) образуется малодиссоциирующее соединение, например, вода:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O, вода является маладиссоциированным соединением.