Классификация химических реакций

Реферат по химии ученика 11 класса средней шк.№ 653 Николаева Алексея

В качестве классификационных признаков могут быть выбраны следующие:

1. Число и состав исходных веществ и продуктов реакции.

2. Агрегатное состояние реагентов и продуктов реакции.

3. Число фаз, в которых находятся участники реакции.

4. Природа переносимых частиц.

5. Возможность протекания реакции в прямом и обратном направлении.

6. Тепловой эффект.

7. Явление катализа.

Классификация по числу и составу исходных веществ и продуктов реакции.

Реакции соединения.

При реакциях соединения из нескольких реагирующих веществ относительно простого состава получается одно вещество более сложного состава:

A + B + C = D

Как правило, эти реакции сопровождаются выделением тепла, т.е. приводят к образованию более устойчивых и менее богатых энергией соединений.

Неорганическая химия.

Реакции соединения простых веществ всегда носят окислительно-восстановительный характер. Реакции соединения, протекающие между сложными веществами, могут происходить как без изменения валентности:

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О = Са(НСО₃)₂,

так и относиться к числу окислительно-восстановительных:

2FеСl₂ + Сl₂ = 2FеСl₃.

Органическая химия.

В органической химии такие реакции часто называют реакциями присоединения. В них обычно участвуют соединения, содержащие двойную или тройную связь. Разновидности реакций присоединения: гидрирование, гидратация, гидрогалогенирование, полимеризация. Примеры данных реакций:

t^o

Н₂С = СН₂ + Н₂ → CН₃ – СН₃

этилен этан

t^o

HC=CH + HCl → H₂C=CHCl

ацетилен хлорвинил

t^o

n СН₂=СН₂ → (-СН₂-СН₂-)n

 этилен полиэтилен

Реакции разложения.

Реакции разложения приводят к образованию нескольких соединений из одного сложного вещества:

А = В + С + D.

Продуктами разложения сложного вещества могут быть как простые, так и сложные вещества.

Неорганическая химия.

Из реакций разложения, протекающих без изменения валентных состояний, следует отметить разложение кристаллогидратов, оснований, кислот и солей кислородсодержащих кислот:

	to
CuSO4 5H2O	=	CuSO4 + 5H2O

	to
Cu(OH)2	=	CuO + H2O

	to
H2SiO3	=	SiO2 + H2O.

К реакциям разложения окислительно-восстановительного характера относится разложение оксидов, кислот и солей, образованных элементами в высших степенях окисления:

	to
2SO3	=	2SO2 + O2.

	to
4HNO3	=	2H2O + 4NO2O + O2O.

2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂ + O₂,

(NH₄)2Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O.

Органическая химия.

В органической химии к реакциям разложения относятся: дегидратация, дегидрирование» крекинг, дегидрогалогенирование, а также реакции деполимеризации, когда из полимера образуется исходный мономер. Соответствующие уравнения реакций:

t^o

С₂Н₅ОН → C₂H₄ + Н₂O

 t^o

С₆Н₁₄ → С₆Н₆ + 4Н₂

гексан бензол

C₈H₁₈ → C₄H₁₀ + C₄H₈

Октан бутан бутен

C₂H5Br → C₂H₄+ НВг

бромэтан этилен

(-СН₂ – СН = С - СН₂ -)n → n СН₂ = СН – С = СН₂

 \СНз \ СНз

природный каучук 2-метилбутадиен-1,3

Реакции замещения.

При реакциях замещения обычно простое вещество взаимодействует со сложным, образуя другое простое вещество и другое сложное:

А + ВС = АВ + С.

Неорганическая химия.

Эти реакции в подавляющем большинстве принадлежат к окислительно-восстановительным:

2Аl + Fe₂O₃ = 2Fе + Аl₂О₃

Zn + 2НСl = ZnСl₂ + Н₂

2КВr + Сl₂ = 2КСl + Вr₂

2КСlO₃ + l₂ = 2KlO₃ + Сl₂.

Примеры реакций замещения, не сопровождающихся изменением валентных состояний атомов, крайне немногочисленны. Следует отметить реакцию двуокиси кремния с солями кислородсодержащих кислот, которым отвечают газообразные или летучие ангидриды:

СаСО₃+ SiO₂ = СаSiO₃ + СО₂

Са₃(РО₄)₂ + ЗSiO₂ = ЗСаSiO₃ + Р₂О₅

Органическая химия.

В органической химии реакции замещения понимаются шире, то есть замещать может не один атом, а группа атомов или замещается не атом, а группа атомов. К разновидности реакции замещения можно отнести нитрование и галогенирование предельных углеводородов, ароматических соединений и спиртов:

C₆H₆ + Br₂ → C₆H₅Br + HBr

бензол бромбензол

C₂H₅OH + HCl → C₂H₅Cl + H₂O

 этанол хлорэтан

Реакции обмена.

Реакциями обмена называют реакции между двумя соединениями, которые обмениваются между собой своими составными частями:

АВ + СD = АD + СВ.

Неорганическая химия

Если при реакциях замещения протекают окислительно-восстановительные процессы, то реакции обмена всегда происходят без изменения валентного состояния атомов. Это наиболее распространенная группа реакций между сложными веществами - оксидами, основаниями, кислотами и солями:

ZnO + Н₂SО₄ = ZnSО₄ + Н₂О

AgNО₃ + КВr = АgВr + КNО₃

СrСl₃ + ЗNаОН = Сr(ОН)₃ + ЗNаСl.

Частный случай этих реакций обмена - реакции нейтрализации:

НСl + КОН = КСl + Н₂О.

Обычно эти реакции подчиняются законам химического равновесия и протекают в том направлении, где хотя бы одно из веществ удаляется из сферы реакции в виде газообразного, летучего вещества, осадка или малодиссоциирующего (для растворов) соединения:

NаНСО₃ + НСl = NаСl + Н₂О + СО₂↑

Са(НСО₃)₂ + Са(ОН)₂ = 2СаСО₃↓ + 2Н₂О

Органическая химия

НСООН + NaOH → HCOONa + Н₂O

муравьиная кислота формиат натрия

реакции гидролиза:

Na₂CO3 + Н₂О  NaHCO₃ + NaOH

карбонат натрия гидрокарбонат натрия

СО₃ + Н₂О  НСО₃+ ОН

реакции этерификации:

CH₃COOH + C₂H₅OH  CH₃COOC₂H₅ + H₂O

уксусная этанол этиловый эфир уксусной кислоты

Агрегатное состояние реагентов и продуктов реакции.

Газовые реакции

	to
H2 + Cl2		2HCl.

Реакции в растворах

NaОН(рр) + НСl(p-p) = NaСl(p-p) + Н₂О(ж)

Реакции между твердыми веществами

	to
СаО(тв) +SiO2(тв)	=	СаSiO3(тв)

Число фаз, в которых находятся участники реакции.

Под фазой понимают совокупность однородных частей системы с одинаковыми физическими и химическими свойствами и отделенных друг от друга поверхностью раздела.

Гомогенные (однофазные) реакции.

К ним относят реакции, протекающие в газовой фазе, и целый ряд реакций, протекающих в растворах.

Гетерогенные (многофазные) реакции.

К ним относят реакции, в которых реагенты и продукты реакции находятся в разных фазах. Например:

газожидкофазные реакции

CO₂(г) + NaOH(p-p) = NaHCO₃(p-p).

газотвердофазные реакции

СO₂(г) + СаО(тв) = СаСO₃(тв).

жидкотвердофазные реакции

Na₂SO₄(рр) + ВаСl₃(рр) = ВаSО₄(тв)↓ + 2NaСl(p-p).

жидкогазотвердофазные реакции

Са(НСО₃)₂(рр) + Н₂SО₄(рр) = СО₂(r)↑ +Н₂О(ж) + СаSО₄(тв)↓.

Природа переносимых частиц.

Протолитические реакции.

К протолитическим реакциям относят химические процессы, суть которых заключается в переносе протона от одних реагирующих веществ к другим.

В основе этой классификации лежит протолитическая теория кислот и оснований, в соответствии с которой кислотой считают любое вещество, отдающее протон, а основанием - вещество, способное присоединять протон, например:

CH3COOH	+H2O=	CH3COO-+	H3O+
кислотаI	основаниеI	основаниеI	кислотаII

NH3+	H2O=	NH4++	OH-
основаниеI	кислотаII	кислотаII	основаниеII

К протолитическим реакциям относят реакции нейтрализации и гидролиза.

Окислительно-восстановительные реакции.

Все химические реакции подразделяются на такие, в которых степени окисления не изменяются (например, реакция обмена) и на такие, в которых происходит изменение степеней окисления. Их называют окислительно-восстановительными реакциями. Ими могут быть реакции разложения, соединения, замещения и другие более сложные реакции. Например:

Zn + 2H⁺ → Zn₂⁺ + H₂↑

FeS₂ + 8HNO₃(конц) = Fe(NO₃)₃ + 5NO↑ + 2H₂SO₄ + 2H₂O

Подавляющее большинство химических реакций относятся к окислительно-восстановительным, они играют исключительно важную роль.

Лиганднообменные реакции.

К таковым относят реакции, в ходе которых происходит перенос электронной пары с образованием ковалентной связи по донорноакцепторному механизму. Например:

Cu(NO₃)₂ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄](NO₃)₂

Fe + 5CO = [Fe(CO)₅]

Al(OH)₃ + NaOH = [NaAl(OH)₄]

Характерной особенностью лиганднообменных реакций является то, что образование новых соединений, называемых комплексными, происходит без изменения степени окисления.

Возможность протекания реакции в прямом и обратном направлении.

Необратимые реакции.

Необратимыми называют такие химические процессы, продукты которых не способны реагировать друг с другом с образованием исходных веществ. Примерами необратимых реакций может служить разложение бертолетовой соли при нагревании:

2КСlО₃ → 2КСl + ЗО₂↑,

или окисление глюкозы кислородом воздуха:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ → 6СО₂ + 6Н₂О

Обратимые реакции.

Обратимыми называют такие химические процессы, продукты которых способны реагировать друг с другом в тех же условиях, в которых они получены, с образованием исходных веществ.

Для обратимых реакций уравнение принято записывать следующим образом:

А + В АВ.

Две противоположно направленные стрелки указывают на то, что при одних и тех же условиях одновременно протекает как прямая, так и обратная реакция, например:

СН₃СООН + С₂Н₅ОН СН₃СООС₂Н₅ + Н₂О.

2SO₂ +O₂ 2SO₃ + Q

Следовательно, данные реакции не идут до конца, потому, что одновременно происходят две реакции — прямая (между исходными веществами) и обратная (разложение продукта реакции).

Классификация по тепловому эффекту.

Количество теплоты, которое выделяется или поглощается в результате реакции, называется тепловым эффектом данной реакции. По тепловому эффекту реакции делят:

Экзотермические.

Протекают с выделением тепла

СН₄ + 2O₂ → СО₂ + 2Н₂O + Q

Н₂ + Cl₂ → 2HCl + Q

Эндотермические.

Протекают с поглощением тепла

N₂ + О₂ → 2NO-Q

2Н₂O → 2Н₂ + O₂ - Q

Классификация с учетом явления катализа.

Каталитические.

К ним относятся все процессы с участием катализаторов.

кат.

2SO₂ + O₂2SO₃

Некаталитические.

К ним относятся любые мгновенно протекающие реакции в растворах

BaCl₂ + H₂SO₄ = 2HCl + BaSO₄↓

Список литературы

Ресурсы Интернет:

http://chem.km.ru – «Мир Химии»

http://chemi.org.ru – «Пособие для абитуриентов. Химия»

http://hemi.wallst.ru – «Альтернативный учебник по химии для 8-11 классов»

 «Руководство по химии. Поступающим в ВУЗы» - Э.Т. Оганесян, М. 1991г.

Большой Энциклопедический Словарь. Химия» - М. 1998г.