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:

В В  to

Рќ2РЎ = РЎРќ2+ Рќ2 → CРќ3 – РЎРќ3

этилен  этан

В В  to

HC=CH + HCl → H2C=CHCl

ацетилен  хлорвинил

В В  to

n РЎРќ2=РЎРќ2 → (-РЎРќ2-РЎРќ2-)n

 этилен  полиэтилен

Реакции разложения.

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

Рђ = Р’ + РЎ + 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:

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

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:

В В  to

РЎ2Рќ5РћРќ → C2H4 + Рќ2O

В to

РЎ6Рќ14→ РЎ6Рќ6 + 4Рќ2

гексан  бензол

C8H18→ C4H10 + C4H8

Октан бутан  бутен

C2H5Br → C2H4+ РќР’Рі

бромэтан этилен

(-РЎРќ2 – РЎРќ = РЎ - РЎРќ2-)nВ  → n РЎРќ2 = РЎРќ – РЎ = РЎРќ2

В \РЎРќР·В  \ РЎРќР·

природный каучук  2-метилбутадиен-1,3

Реакции замещения.

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

Рђ + Р’РЎ = РђР’ + РЎ.

Неорганическая химия.

Эти реакции в подавляющем большинстве принадлежат к окислительно-восстановительным:

2Рђl + Fe2O3= 2FРµ + Рђl2Рћ3

Zn + 2РќРЎl = ZnРЎl2 + Рќ2

2РљР’r + РЎl2 = 2РљРЎl + Р’r2

2РљРЎlO3 + l2 = 2KlO3 + РЎl2.

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

РЎР°3(Р Рћ4)2+ Р—SiO2 = Р—РЎР°SiO3 + Р 2Рћ5

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:

РђР’ + РЎD = РђD + РЎР’.

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 + Рќ2SРћ4= ZnSРћ4 + Рќ2Рћ

AgNРћ3 + РљР’r = РђgР’r + РљNРћ3

СrСl3 + ЗNаОН = Сr(ОН)3 + ЗNаСl.

Частный случай этих реакций обмена - реакции нейтрализации:

РќРЎl + РљРћРќ = РљРЎl + Рќ2Рћ.

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 + РќРЎl = NаСl + Рќ2Рћ + РЎРћ2↑

РЎР°(РќРЎРћ3)2+ РЎР°(РћРќ)2 = 2СаСО3↓ + 2Рќ2Рћ

Органическая химия

РќРЎРћРћРќ + NaOH → HCOONa + Рќ2O

муравьиная кислота формиат натрия

реакции гидролиза:

Na2CO3 + Рќ2Рћ В NaHCO3 + NaOH

карбонат натрия гидрокарбонат натрия

РЎРћ3 + Рќ2Рћ В РќРЎРћ3+ РћРќ

реакции этерификации:

CH3COOH + C2H5OH В CH3COOC2H5 + H2O

уксусная этанол  этиловый эфир уксусной кислоты

Агрегатное состояние реагентов и продуктов реакции.

Газовые реакции

Реакции в растворах

NaРћРќ(СЂСЂ) + РќРЎl(p-p) = NaРЎl(p-p) + Рќ2Рћ(Р¶)

Реакции между твердыми веществами

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(Рі) + NaOH(p-p) = NaHCO3(p-p).

газотвердофазные реакции

СO2(г) + СаО(тв) = СаСO3(тв).

жидкотвердофазные реакции

Na2SO4(СЂСЂ) + ВаСl3(СЂСЂ) = Р’Р°SРћ4(тв)↓ + 2NaРЎl(p-p).

жидкогазотвердофазные реакции

РЎР°(РќРЎРћ3)2(СЂСЂ) + Рќ2SРћ4(СЂСЂ) = РЎРћ2(r)↑ +Рќ2Рћ(Р¶) + РЎР°SРћ4(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:

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(РєРѕРЅС†) = 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:

2РљРЎlРћ3 → 2РљРЎl + Р—Рћ2↑,

или окисление глюкозы кислородом воздуха:

РЎ6Рќ12Рћ6+ 6Рћ2 → 6РЎРћ2 + 6Рќ2Рћ

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:

Рђ + Р’ РђР’.

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

РЎРќ3РЎРћРћРќ + РЎ2Рќ5РћРќ РЎРќ3РЎРћРћРЎ2Рќ5+ Рќ2Рћ.

2SO2 +O2 В 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

РЎРќ4 + 2O2→ РЎРћ2 + 2Рќ2O + Q

Рќ2 + Cl2→ 2HCl + Q

Эндотермические.

Протекают с поглощением тепла

N2 + Рћ2 → 2NO-Q

2Рќ2O → 2Рќ2+ O2 - Q

Классификация с учетом явления катализа.

Каталитические.

К ним относятся все процессы с участием катализаторов.

                     кат.

2SO2 + O2 2SO3

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.