Klasifikacija kemijskih reakcija u anorganskoj i organskoj kemiji provodi se na temelju različitih klasifikacijskih karakteristika, informacije o kojima su dane u donjoj tablici.

Promjenom oksidacijskog stanja elemenata

Prvi znak klasifikacije temelji se na promjeni oksidacijskog stanja elemenata koji tvore reaktante i produkte.
a) redoks
b) bez promjene oksidacijskog stanja
Redox nazivaju se reakcije praćene promjenom oksidacijskih stanja kemijski elementi, uključeni u reagense. Redoks reakcije u anorganskoj kemiji uključuju sve reakcije supstitucije te one reakcije razgradnje i kombinacije u kojima sudjeluje barem jedna jednostavna tvar. Reakcije koje se odvijaju bez promjene oksidacijskih stanja elemenata koji tvore reaktante i produkte reakcije uključuju sve reakcije izmjene.

Prema broju i sastavu reagensa i proizvoda

Kemijske reakcije klasificirani prema prirodi procesa, odnosno prema broju i sastavu reagensa i produkata.

Reakcije spojeva su kemijske reakcije u kojima se od nekoliko jednostavnijih dobivaju složene molekule, na primjer:
4Li + O 2 = 2 Li 2 O

Reakcije razgradnje nazivaju se kemijske reakcije u kojima se iz složenijih dobivaju jednostavne molekule, npr.
CaCO 3 = CaO + CO 2

Reakcije razgradnje mogu se smatrati obrnutim procesima kombinacije.

Supstitucijske reakcije su kemijske reakcije uslijed kojih se jedan atom ili skupina atoma u molekuli tvari zamjenjuje drugim atomom ili skupinom atoma, na primjer:
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 

Njihovo razlikovno obilježje je interakcija jednostavne tvari sa složenom. Takve reakcije postoje iu organskoj kemiji.
Međutim, koncept "supstitucije" u organskoj kemiji je širi nego u anorganskoj kemiji. Ako u molekuli polazne tvari bilo koji atom odn funkcionalna skupina zamijenjeni drugim atomom ili skupinom, to su također reakcije supstitucije, iako sa stajališta anorganske kemije proces izgleda kao reakcija izmjene.
- razmjena (uključujući neutralizaciju).
Reakcije razmjene su kemijske reakcije koje se odvijaju bez promjene oksidacijskih stanja elemenata i dovode do izmjene komponente reagensi, na primjer:
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3

Ako je moguće, tecite u suprotnom smjeru

Ako je moguće, strujanje u suprotnom smjeru - reverzibilno i ireverzibilno.

Reverzibilan su kemijske reakcije koje se odvijaju na danoj temperaturi istovremeno u dva suprotna smjera s usporedivim brzinama. Pri pisanju jednadžbi za takve reakcije znak jednakosti zamjenjuje se suprotno usmjerenim strelicama. Najjednostavniji primjer reverzibilne reakcije je sinteza amonijaka interakcijom dušika i vodika:

N2 +3H2 ↔2NH3

Nepovratno su reakcije koje se odvijaju samo u smjeru prema naprijed, što rezultira stvaranjem proizvoda koji ne djeluju jedni na druge. U ireverzibilne reakcije ubrajaju se kemijske reakcije koje rezultiraju stvaranjem slabo disociranih spojeva, oslobađanjem velike količine energije, kao i one u kojima konačni produkti napuštaju reakcijsku sferu u plinovitom obliku ili u obliku taloga, npr. :

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2Ca + O2 = 2CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

Toplinskim učinkom

Egzotermno nazivaju se kemijske reakcije koje se odvijaju uz oslobađanje topline. Simbol promjena entalpije (sadržaj topline) ΔH i toplinski učinak reakcije Q. Za egzotermne reakcije Q > 0, a ΔH< 0.

Endotermički su kemijske reakcije koje uključuju apsorpciju topline. Za endotermne reakcije Q< 0, а ΔH > 0.

Reakcije spajanja općenito će biti egzotermne reakcije, a reakcije razgradnje će biti endotermne. Rijetka iznimka je reakcija dušika s kisikom - endotermna:
N2 + O2 → 2NO – Q

Po fazi

Homogena nazivaju se reakcije koje se odvijaju u homogenom mediju (homogene tvari u jednoj fazi, npr. g-g, reakcije u otopinama).

Heterogena su reakcije koje se odvijaju u heterogenom mediju, na dodirnoj površini reagirajućih tvari koje se nalaze u različite faze, na primjer, čvrsto i plinovito, tekuće i plinovito, u dvije tekućine koje se ne miješaju.

Prema upotrebi katalizatora

Katalizator je tvar koja ubrzava kemijsku reakciju.

Katalitičke reakcije nastaju samo u prisutnosti katalizatora (uključujući enzimske).

Nekatalitičke reakcije ići u nedostatku katalizatora.

Prema vrsti otpremnine

Homolitičke i heterolitičke reakcije razlikuju se prema vrsti kidanja kemijske veze u polaznoj molekuli.

Homolitički nazivaju se reakcije u kojima kao posljedica kidanja veza nastaju čestice koje imaju nespareni elektron – slobodni radikali.

Heterolitički su reakcije koje se odvijaju stvaranjem ionskih čestica – kationa i aniona.

• homolitički (jednaki razmak, svaki atom prima 1 elektron)
• heterolitički (nejednaki razmak - dobiva se par elektrona)

Radikal(lanac) su kemijske reakcije koje uključuju radikale, na primjer:

CH 4 + Cl 2 hv →CH 3 Cl + HCl

ionski su kemijske reakcije koje se odvijaju uz sudjelovanje iona, na primjer:

KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl↓

Heterolitičke reakcije nazivaju se elektrofilne. organski spojevi s elektrofilima – česticama koje nose cijeli ili frakcijski pozitivan naboj. Dijele se na reakcije elektrofilne supstitucije i elektrofilne adicijske reakcije, na primjer:

C 6 H 6 + Cl 2 FeCl3 → C 6 H 5 Cl + HCl

H 2 C =CH 2 + Br 2 → BrCH 2 –CH 2 Br

Nukleofilne reakcije su heterolitičke reakcije organskih spojeva s nukleofilima – česticama koje nose cijeli ili djelomični negativni naboj. Dijele se na reakcije nukleofilne supstitucije i nukleofilne adicijske reakcije, na primjer:

CH 3 Br + NaOH → CH 3 OH + NaBr

CH 3 C(O)H + C 2 H 5 OH → CH 3 CH(OC 2 H 5) 2 + H 2 O

Klasifikacija organskih reakcija

Klasifikacija organskih reakcija data je u tablici:

U moderna znanost razlikovati kemijske i nuklearne reakcije koje nastaju kao rezultat međudjelovanja polaznih tvari koje se obično nazivaju reagensima. Kao rezultat toga nastaju druge kemikalije koje se nazivaju produktima. Sve interakcije odvijaju se pod određenim uvjetima (temperatura, zračenje, prisutnost katalizatora itd.). Jezgre atoma reaktanata kemijskih reakcija se ne mijenjaju. U nuklearnim transformacijama nastaju nove jezgre i čestice. Postoji nekoliko različitih znakova po kojima se određuju vrste kemijskih reakcija.

Razvrstavanje se može temeljiti na broju polaznih i rezultirajućih tvari. U ovom slučaju, sve vrste kemijskih reakcija podijeljene su u pet skupina:

1. Razgradnje (od jedne tvari dobije se nekoliko novih), npr. raspad zagrijavanjem na kalijev klorid i kisik: KCLO3 → 2KCL + 3O2.
2. Spojevi (dva ili više spojeva tvore jedan novi), u interakciji s vodom, kalcijev oksid prelazi u kalcijev hidroksid: H2O + CaO → Ca(OH)2;
3. Supstitucija (broj produkata jednak je broju polaznih tvari u kojima je jedna komponenta zamijenjena drugom), željezo u bakrenom sulfatu, zamjenjujući bakar, tvori željezni sulfat: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu.
4. Dvostruka izmjena (molekule dviju tvari izmjenjuju dijelove koji ih napuštaju), metali u i izmjenjuju anione, tvoreći precipitirani srebrov jodid i kadijev nitrat: KI + AgNO3 → AgI↓ + KNO3.
5. Polimorfna transformacija (tvar prelazi iz jednog kristalnog oblika u drugi), kada se zagrijava, obojeni jodid prelazi u živin jodid žuta boja: HgI2 (crveno) ↔ HgI2 (žuto).

Ako se kemijske transformacije razmatraju na temelju promjena u oksidacijskom stanju elemenata u tvarima koje reagiraju, tada se vrste kemijskih reakcija mogu podijeliti u skupine:

1. S promjenom stupnja oksidacije - redoks reakcije (ORR). Kao primjer možemo razmotriti interakciju željeza s klorovodičnom kiselinom: Fe + HCL → FeCl2 + H2, kao rezultat toga, oksidacijsko stanje željeza (reducirajućeg agensa koji donira elektrone) promijenilo se s 0 na -2, a vodika (oksidacijsko sredstvo koje prima elektrone) od +1 do 0 .
2. Bez promjene oksidacijskog stanja (tj. ne ORR). Na primjer, kiselinsko-bazna reakcija bromovodika s natrijevim hidroksidom: HBr + NaOH → NaBr + H2O, kao rezultat takvih reakcija nastaju sol i voda, a oksidacijska stanja kemijskih elemenata uključenih u početne tvari ne promijeniti.

Ako uzmemo u obzir brzinu protoka u smjeru naprijed i nazad, tada se sve vrste kemijskih reakcija također mogu podijeliti u dvije skupine:

1. Reverzibilni - oni koji istodobno teku u dva smjera. Većina reakcija je reverzibilna. Primjer je otapanje ugljičnog dioksida u vodi uz stvaranje nestabilne ugljične kiseline, koja se raspada na polazne tvari: H2O + CO2 ↔ H2CO3.
2. Ireverzibilni - teku samo u smjeru naprijed, nakon potpunog trošenja jedne od polaznih tvari dovršavaju se, nakon čega su prisutni samo proizvodi i polazna tvar uzeta u višku. Tipično je jedan od proizvoda ili istaložena netopljiva tvar ili oslobođeni plin. Na primjer, tijekom interakcije sumporne kiseline i barijevog klorida: H2SO4 + BaCl2 + → BaSO4↓ + 2HCl, netopljivi talog

Vrste kemijskih reakcija u organskoj kemiji mogu se podijeliti u četiri skupine:

1. Supstitucija (jedan atom ili skupina atoma zamijenjena je drugim), na primjer, kada kloroetan reagira s natrijevim hidroksidom, nastaju etanol i natrijev klorid: C2H5Cl + NaOH → C2H5OH + NaCl, odnosno atom klora zamijenjen je vodikom atom.
2. Adicija (dvije molekule reagiraju i tvore jednu), npr. brom se pridružuje na mjestu prekida dvostruke veze u molekuli etilena: Br2 + CH2=CH2 → BrCH2—CH2Br.
3. Eliminacija (molekula se raspada na dvije ili više molekula), npr. pod određenim uvjetima etanol se raspada na etilen i vodu: C2H5OH → CH2=CH2 + H2O.
4. Preuređivanje (izomerizacija, kada se jedna molekula pretvara u drugu, ali kvalitativni i kvantitativni sastav atoma u njoj se ne mijenja), na primjer, 3-kloro-ruten-1 (C4H7CL) pretvara se u 1 klorobuten-2 ​​(C4H7CL ). Ovdje je atom klora otišao od trećeg atoma ugljika u lancu ugljikovodika do prvog, a dvostruka veza je povezivala prvi i drugi atom ugljika, a zatim je počela povezivati ​​drugi i treći atom.

Poznate su i druge vrste kemijskih reakcija:

1. Javljaju se apsorpcijom (endotermne) ili oslobađanjem topline (egzotermne).
2. Prema vrsti reagensa ili nastalih proizvoda u interakciji. Međudjelovanje s vodom - hidroliza, s vodikom - hidrogenacija, s kisikom - oksidacija ili izgaranje. Eliminacija vode je dehidracija, vodika je dehidrogenacija, i tako dalje.
3. Prema uvjetima interakcije: u prisutnosti pod utjecajem niske ili visoka temperatura, pri promjeni tlaka, na svjetlu itd.
4. Prema mehanizmu reakcije: ionske, radikalske ili lančane reakcije.

Kemijske reakcije treba razlikovati od nuklearnih reakcija. Kao rezultat kemijskih reakcija ukupni broj atomi svakog kemijskog elementa i njegov izotopski sastav se ne mijenjaju. Druga stvar su nuklearne reakcije - procesi transformacije atomskih jezgri kao rezultat njihove interakcije s drugim jezgrama ili elementarnih čestica, na primjer transformacija aluminija u magnezij:

27 13 Al + 1 1 H = 24 12 Mg + 4 2 He

Klasifikacija kemijskih reakcija je višestruka, odnosno može se temeljiti na različitim karakteristikama. Ali bilo koja od ovih karakteristika može uključivati ​​reakcije između anorganskih i organskih tvari.

Razmotrimo klasifikaciju kemijskih reakcija prema različitim kriterijima.

I. Prema broju i sastavu tvari koje reagiraju

Reakcije koje se odvijaju bez promjene sastava tvari.

U anorganskoj kemiji takve reakcije uključuju procese dobivanja alotropskih modifikacija jednog kemijskog elementa, na primjer:

C (grafit) ↔ C (dijamant)
S (orombski) ↔ S (monoklinski)
P (bijelo) ↔ P (crveno)
Sn (bijeli kositar) ↔ Sn (sivi kositar)
3O 2 (kisik) ↔ 2O 3 (ozon)

U organskoj kemiji ova vrsta reakcije može uključivati ​​reakcije izomerizacije, koje se odvijaju bez promjene ne samo kvalitativnog, već i kvantitativnog sastava molekula tvari, na primjer:

1. Izomerizacija alkana.

Reakcija izomerizacije alkana ima veliki praktični značaj, budući da izokarbonski ugljikovodici imaju manju sposobnost detonacije.

2. Izomerizacija alkena.

3. Izomerizacija alkina (reakcija A.E. Favorskog).

CH 3 - CH 2 - C= - CH ↔ CH 3 - C= - C- CH 3

etil acetilen dimetil acetilen

4. Izomerizacija haloalkana (A. E. Favorsky, 1907).

5. Izomerizacija amonijevog cijanita pri zagrijavanju.

Ureu je prvi sintetizirao F. Wöhler 1828. izomerizacijom amonijevog cijanata pri zagrijavanju.

Reakcije koje se javljaju s promjenom sastava tvari

Mogu se razlikovati četiri tipa takvih reakcija: kombinacija, razgradnja, supstitucija i izmjena.

1. Reakcije spojeva su reakcije u kojima jedna složena tvar nastaje od dvije ili više tvari

U anorganskoj kemiji može se razmotriti cijeli niz reakcija spojeva, na primjer, koristeći primjer reakcija za proizvodnju sumporne kiseline iz sumpora:

1. Priprema sumporovog oksida (IV):

S + O 2 = SO - od dvije jednostavne tvari nastaje jedna složena tvar.

2. Priprema sumporovog oksida (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - jedna složena tvar nastaje od jednostavnih i složenih tvari.

3. Priprema sumporne kiseline:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 - jedna složena tvar nastaje od dvije složene tvari.

Primjer reakcije spoja u kojoj jedna složena tvar nastaje iz više od dvije početne tvari je završni stupanj pripreme dušična kiselina:

4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3

U organskoj kemiji, reakcije spojeva obično se nazivaju "adicijskim reakcijama". Cijeli niz takvih reakcija može se razmotriti na primjeru bloka reakcija koje karakteriziraju svojstva nezasićenih tvari, na primjer etilena:

1. Reakcija hidrogenacije - adicija vodika:

CH2 =CH2 + H2 → H3 -CH3

eten → etan

2. Reakcija hidratacije – dodavanje vode.

3. Reakcija polimerizacije.

2. Reakcije razgradnje su reakcije u kojima iz jedne složene tvari nastaje više novih tvari.

U anorganskoj kemiji čitav niz takvih reakcija može se razmotriti u bloku reakcija za proizvodnju kisika laboratorijskim metodama:

1. Raspad živinog(II) oksida - iz jedne složene tvari nastaju dva jednostavna.

2. Razgradnja kalijevog nitrata – od jedne složene tvari nastaju jedna prosta i jedna složena.

3. Razgradnja kalijeva permanganata - od jedne složene tvari nastaju dvije složene i jedna jednostavna tvar, odnosno tri nove tvari.

U organskoj kemiji reakcije razgradnje mogu se smatrati blokom reakcija za proizvodnju etilena u laboratoriju i industriji:

1. Reakcija dehidracije (eliminacija vode) etanola:

C 2 H 5 OH → CH 2 =CH 2 + H 2 O

2. Reakcija dehidrogenacije (eliminacija vodika) etana:

CH3 -CH3 → CH2 =CH2 + H2

ili CH 3 -CH 3 → 2C + ZN 2

3. Reakcija propanskog krekiranja (cijepanja):

CH3 -CH2 -CH3 → CH2 =CH2 + CH4

3. Reakcije supstitucije su reakcije u kojima atomi jednostavne tvari zamjenjuju atome nekog elementa u složenoj tvari.

U anorganskoj kemiji, primjer takvih procesa je blok reakcija koje karakteriziraju svojstva, na primjer, metala:

1. Interakcija alkalijskih ili zemnoalkalijskih metala s vodom:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

2. Interakcija metala s kiselinama u otopini:

Zn + 2HCl = ZnSl 2 + H 2

3. Međudjelovanje metala sa solima u otopini:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

4. Metalotermija:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Sr

Predmet proučavanja organske kemije nisu jednostavne tvari, već samo spojevi. Stoga, kao primjer reakcije supstitucije, predstavljamo najkarakterističnije svojstvo zasićenih spojeva, posebice metana, - sposobnost njegovih atoma vodika da se zamijene atomima halogena. Drugi primjer je bromiranje aromatskog spoja (benzen, toluen, anilin).

C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

benzen → brombenzen

Obratimo pozornost na osobitost reakcije supstitucije u organskim tvarima: kao rezultat takvih reakcija ne nastaje jednostavna i složena tvar, kao u anorganskoj kemiji, već dvije složene tvari.

U organskoj kemiji supstitucijske reakcije također uključuju neke reakcije između dviju složenih tvari, na primjer, nitriranje benzena. To je formalno reakcija razmjene. Činjenica da se radi o reakciji supstitucije postaje jasna tek kada se razmotri njezin mehanizam.

4. Reakcije izmjene su reakcije u kojima dvije složene tvari izmjenjuju svoje komponente

Ove reakcije karakteriziraju svojstva elektrolita i u otopinama se odvijaju prema Bertholletovom pravilu, to jest samo ako je rezultat stvaranje taloga, plina ili blago disocirajuće tvari (na primjer, H 2 O).

U anorganskoj kemiji to može biti blok reakcija koje karakteriziraju, na primjer, svojstva lužina:

1. Reakcija neutralizacije koja se javlja stvaranjem soli i vode.

2. Reakcija između lužine i soli, koja se događa uz stvaranje plina.

3. Reakcija između lužine i soli, koja rezultira stvaranjem taloga:

CuSO 4 + 2KOH = Cu(OH) 2 + K 2 SO 4

ili u ionskom obliku:

Cu 2+ + 2OH - = Cu(OH) 2

U organskoj kemiji možemo razmotriti blok reakcija koje karakteriziraju, na primjer, svojstva octene kiseline:

1. Reakcija koja se javlja stvaranjem slabog elektrolita - H 2 O:

CH 3 COOH + NaOH → Na(CH3COO) + H 2 O

2. Reakcija koja se odvija uz stvaranje plina:

2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O

3. Reakcija koja se javlja s stvaranjem taloga:

2CH 3 COOH + K 2 SO 3 → 2K (CH 3 COO) + H 2 SO 3

2CH 3 COOH + SiO → 2CH 3 COO + H 2 SiO 3

II. Promjenom oksidacijskih stanja kemijskih elemenata tvoreći tvari

Na temelju ove značajke razlikuju se sljedeće reakcije:

1. Reakcije koje se javljaju s promjenom oksidacijskih stanja elemenata, ili redoks reakcije.

To uključuje mnoge reakcije, uključujući sve reakcije supstitucije, kao i one reakcije spajanja i razgradnje u kojima je uključena barem jedna jednostavna tvar, na primjer:

1. Mg 0 + H + 2 SO 4 = Mg + 2 SO 4 + H 2

2. 2Mg 0 + O 0 2 = Mg +2 O -2

Složene redoks reakcije sastavljene su pomoću metode ravnoteže elektrona.

2KMn +7 O 4 + 16HCl - = 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O

U organskoj kemiji, upečatljiv primjer redoks reakcija su svojstva aldehida.

1. Reduciraju se u odgovarajuće alkohole:

Aldekidi se oksidiraju u odgovarajuće kiseline:

2. Reakcije koje se odvijaju bez promjene oksidacijskih stanja kemijskih elemenata.

To uključuje, na primjer, sve reakcije ionske izmjene, kao i mnoge reakcije spojeva, mnoge reakcije razgradnje, reakcije esterifikacije:

HCOOH + CHgOH = HCOOCH3 + H2O

III. Toplinskim učinkom

Na temelju toplinskog učinka reakcije se dijele na egzotermne i endotermne.

1. Egzotermne reakcije se odvijaju uz oslobađanje energije.

To uključuje gotovo sve reakcije spojeva. Rijetka je iznimka endotermna reakcija sinteze dušikovog oksida (II) iz dušika i kisika i reakcija plinovitog vodika s čvrstim jodom.

Egzotermne reakcije koje nastaju oslobađanjem svjetlosti klasificiraju se kao reakcije izgaranja. Hidrogenacija etilena je primjer egzotermne reakcije. Radi na sobnoj temperaturi.

2. Endotermne reakcije nastaju uz apsorpciju energije.

Očito, to će uključivati ​​gotovo sve reakcije razgradnje, na primjer:

1. Pečenje vapnenca

2. Krekiranje butana

Količina energije koja se oslobađa ili apsorbira kao rezultat reakcije naziva se toplinski učinak reakcije, a jednadžba kemijske reakcije koja pokazuje taj učinak naziva se termokemijska jednadžba:

H 2 (g) + C 12 (g) = 2HC 1 (g) + 92,3 kJ

N 2 (g) + O 2 (g) = 2NO (g) - 90,4 kJ

IV. Prema agregatnom stanju tvari koje reagiraju (fazni sastav)

Prema agregatnom stanju tvari koje reagiraju razlikuju se:

1. Heterogene reakcije – reakcije u kojima su reaktanti i produkti reakcije u različitim agregacijskim stanjima (u različitim fazama).

2. Homogene reakcije – reakcije u kojima su reaktanti i produkti reakcije u istoj agregatno stanje(u jednoj fazi).

V. Sudjelovanjem katalizatora

Na temelju sudjelovanja katalizatora razlikuju se:

1. Nekatalitičke reakcije koje se odvijaju bez sudjelovanja katalizatora.

2. Katalitičke reakcije koje se odvijaju uz sudjelovanje katalizatora. Budući da se sve biokemijske reakcije koje se odvijaju u stanicama živih organizama odvijaju uz sudjelovanje posebnih bioloških katalizatora proteinske prirode - enzima, sve su one katalitičke ili, točnije, enzimske. Treba napomenuti da više od 70% kemijske industrije koristi katalizatore.

VI. prema

Prema smjeru razlikuju se:

1. Ireverzibilne reakcije odvijaju se u danim uvjetima samo u jednom smjeru. Tu spadaju sve reakcije izmjene praćene stvaranjem taloga, plina ili blago disocirajuće tvari (vode) i sve reakcije izgaranja.

2. Reverzibilne reakcije u ovim uvjetima odvijaju se istovremeno u dva suprotna smjera. Ogromna većina takvih reakcija je.

U organskoj kemiji znak reverzibilnosti odražavaju nazivi - antonimi procesa:

hidrogenacija - dehidrogenacija,

Hidratacija - dehidracija,

Polimerizacija – depolimerizacija.

Sve reakcije esterifikacije (suprotan proces, kao što znate, naziva se hidroliza) i hidrolize proteina, estera, ugljikohidrata i polinukleotida su reverzibilne. Reverzibilnost ovih procesa je temelj najvažnijeg svojstva živog organizma - metabolizma.

VII. Prema mehanizmu protoka razlikuju se:

1. Radikalske reakcije odvijaju se između radikala i molekula nastalih tijekom reakcije.

Kao što već znate, u svim reakcijama dolazi do kidanja starih kemijskih veza i stvaranja novih kemijskih veza. Način kidanja veze u molekulama polazne tvari određuje mehanizam (put) reakcije. Ako je tvar nastala kovalentnom vezom, tada mogu postojati dva načina prekida te veze: hemolitički i heterolitički. Na primjer, za molekule Cl 2, CH 4 itd. Dolazi do hemolitičkog cijepanja veza, što će dovesti do stvaranja čestica s nesparenim elektronima, odnosno slobodnih radikala.

Radikali najčešće nastaju kada se veze pokidaju u kojima su zajednički elektronski parovi raspoređeni približno jednako između atoma (nepolarna kovalentna veza), ali mnogi polarne veze također se može razbiti na sličan način, posebno kada se reakcija odvija u plinovitoj fazi i pod utjecajem svjetlosti, kao, na primjer, u slučaju gore razmotrenih procesa - međudjelovanje C 12 i CH 4 -. Radikali su vrlo reaktivni jer imaju tendenciju dovršiti svoj elektronski sloj uzimanjem elektrona od drugog atoma ili molekule. Na primjer, kada se radikal klora sudari s molekulom vodika, to uzrokuje kidanje zajedničkog elektronskog para koji povezuje atome vodika i oblikuje kovalentna veza s jednim od atoma vodika. Drugi atom vodika, postavši radikal, tvori zajednički elektronski par s nesparenim elektronom atoma klora iz kolabirajuće molekule Cl 2, što rezultira stvaranjem radikala klora koji napada novu molekulu vodika, itd.

Reakcije koje predstavljaju lanac uzastopnih transformacija nazivaju se lančane reakcije. Za razvoj teorije lančanih reakcija dvojica izvrsnih kemičara - naš sunarodnjak N. N. Semenov i Englez S. A. Hinshelwood dobili su Nobelovu nagradu.
Reakcija supstitucije između klora i metana odvija se na sličan način:

Većina reakcija izgaranja organskih i anorganskih tvari, sinteza vode, amonijaka, polimerizacija etilena, vinil klorida i dr. odvija se po radikalskom mehanizmu.

2. Ionske reakcije odvijaju se između iona koji su već prisutni ili nastali tijekom reakcije.

Tipično ionske reakcije je interakcija između elektrolita u otopini. Ioni nastaju ne samo tijekom disocijacije elektrolita u otopinama, već i pod djelovanjem električnih pražnjenja, zagrijavanja ili zračenja. γ-zrake, na primjer, pretvaraju molekule vode i metana u molekularne ione.

Prema drugom ionskom mehanizmu odvijaju se reakcije adicije halogenovodika, vodika, halogena na alkene, oksidacija i dehidracija alkohola, zamjena alkoholnog hidroksila halogenom; reakcije koje karakteriziraju svojstva aldehida i kiselina. U ovom slučaju ioni nastaju heterolitičkim cijepanjem polarnih kovalentnih veza.

VIII. Prema vrsti energije

koji započinju reakciju razlikuju se:

1. Fotokemijske reakcije. Pokreće ih svjetlosna energija. Uz gore navedene fotokemijske procese sinteze HCl ili reakcije metana s klorom, oni uključuju proizvodnju ozona u troposferi kao sekundarnog atmosferskog onečišćivača. Primarnu ulogu u ovom slučaju ima dušikov oksid (IV) koji pod utjecajem svjetlosti stvara kisikove radikale. Ovi radikali stupaju u interakciju s molekulama kisika, što rezultira ozonom.

Stvaranje ozona događa se sve dok ima dovoljno svjetla, budući da NO može djelovati s molekulama kisika i formirati isti NO 2. Nakupljanje ozona i drugih sekundarnih onečišćivača zraka može dovesti do fotokemijskog smoga.

Ova vrsta reakcije uključuje i najvažniji proces koji se odvija u biljnim stanicama - fotosintezu, čije ime govori samo za sebe.

2. Reakcije zračenja. Pokreću ih visokoenergetsko zračenje - X-zrake, nuklearno zračenje (γ-zrake, a-čestice - He 2+ i dr.). Uz pomoć reakcija zračenja provodi se vrlo brza radiopolimerizacija, radioliza (razgradnja zračenjem) itd.

Na primjer, umjesto dvostupanjske proizvodnje fenola iz benzena, on se može dobiti reakcijom benzena s vodom pod utjecajem zračenja. U ovom slučaju, radikali [OH] i [H] nastaju iz molekula vode, s kojima benzen reagira u fenol:

C6H6 + 2[OH] → C6H5OH + H2O

Vulkanizacija gume može se provesti bez sumpora pomoću radiovulkanizacije, a rezultirajuća guma neće biti gora od tradicionalne gume.

3. Elektrokemijske reakcije. Pokreću ih struja. Uz poznate reakcije elektrolize, navest ćemo i reakcije elektrosinteze, npr. reakcije za industrijsku proizvodnju anorganskih oksidansa.

4. Termokemijske reakcije. Pokreću ih Termalna energija. Tu spadaju sve endotermne reakcije i mnoge egzotermne reakcije za čije je pokretanje potreban početni dovod topline, odnosno inicijacija procesa.

Razvrstavanje kemijskih reakcija o kojima se raspravlja gore prikazano je na dijagramu.

Klasifikacija kemijskih reakcija, kao i sve druge klasifikacije, uvjetna je. Znanstvenici su se složili podijeliti reakcije na određene vrste prema karakteristikama koje su identificirali. Ali većina kemijskih transformacija može se pripisati različiti tipovi. Na primjer, okarakterizirajmo proces sinteze amonijaka.

Ovo je složena reakcija, redoks, egzotermna, reverzibilna, katalitička, heterogena (točnije, heterogeno-katalitička), koja se javlja s padom tlaka u sustavu. Za uspješno upravljanje procesom potrebno je uzeti u obzir sve navedene informacije. Određena kemijska reakcija uvijek je višestruko kvalitativna i karakterizirana različitim karakteristikama.

Kemijske reakcije, njihova svojstva, vrste, uvjeti odvijanja itd. jedan su od temeljnih stupova zanimljive znanosti zvane kemija. Pokušajmo shvatiti što je kemijska reakcija i koja je njena uloga. Dakle, kemijskom reakcijom u kemiji smatra se transformacija jedne ili više tvari u druge tvari. U tom se slučaju njihove jezgre ne mijenjaju (za razliku od nuklearnih reakcija), ali dolazi do preraspodjele elektrona i jezgri i, naravno, pojavljuju se novi kemijski elementi.

Kemijske reakcije u prirodi i svakodnevnom životu

Vi i ja smo okruženi kemijskim reakcijama, štoviše, redovito ih sami provodimo raznim svakodnevnim radnjama, kada, primjerice, zapalimo šibicu. Kuhari, a da toga i ne znaju (a možda i ne sumnjaju), provode mnoštvo kemijskih reakcija prilikom pripreme hrane.

Naravno, u prirodni uvjeti Događaju se mnoge kemijske reakcije: erupcija vulkana, lišće i drveće, ali što reći, gotovo svaki biološki proces može se klasificirati kao primjer kemijskih reakcija.

Vrste kemijskih reakcija

Sve kemijske reakcije mogu se podijeliti na jednostavne i složene. Jednostavne kemijske reakcije se pak dijele na:

• reakcije veze,
• reakcije razgradnje,
• supstitucijske reakcije,
• reakcije razmjene.

Kemijska reakcija spoja

Prema vrlo prikladnoj definiciji velikog kemičara D. I. Mendeljejeva, reakcija spoja se odvija kada se “javi jedna od dvije tvari”. Primjer kemijske reakcije spoja je zagrijavanje praha željeza i sumpora, pri čemu iz njih nastaje željezni sulfid - Fe + S = FeS. Još jedan upečatljiv primjer ove reakcije je izgaranje jednostavnih tvari kao što su sumpor ili fosfor u zraku (možda se takva reakcija može nazvati i toplinskom kemijskom reakcijom).

Kemijska reakcija razgradnje

Ovdje je sve jednostavno, reakcija razgradnje je suprotna od reakcije povezivanja. Njime se iz jedne tvari dobivaju dvije ili više tvari. Jednostavan primjer kemijska reakcija razgradnje može biti reakcija razgradnje krede, tijekom koje nastaje sama kreda živo vapno I ugljični dioksid.

Reakcija kemijske supstitucije

Reakcija supstitucije događa se kada jednostavna tvar stupa u interakciju sa složenom. Navedimo primjer reakcije kemijske supstitucije: ako uronite čelični čavao u otopinu s bakrenim sulfatom, tada tijekom ovog jednostavnog kemijsko iskustvo dobit ćemo inkstone(željezo će istisnuti bakar iz soli). Jednadžba za takvu kemijsku reakciju izgledat će ovako:

Fe+CuSO 4 → FeSO 4 +Cu

Reakcija kemijske izmjene

Reakcije razmjene odvijaju se isključivo između složenih kemikalije, pri čemu mijenjaju svoje dijelove. Puno takvih reakcija odvija se u raznim otopinama. Neutralizacija kiseline putem žuči - ovdje dobar primjer reakcija kemijske izmjene.

NaOH+HCl→ NaCl+H2O

Ovo je kemijska jednadžba za ovu reakciju, u kojoj vodikov ion iz spoja HCl izmjenjuje natrijev ion iz spoja NaOH. Posljedica te kemijske reakcije je nastajanje otopine kuhinjske soli.

Znakovi kemijskih reakcija

Po znakovima nastanka kemijskih reakcija može se prosuditi je li došlo do kemijske reakcije između reagensa ili ne. Evo primjera znakova kemijskih reakcija:

• Promjena boje (svijetlo željezo, na primjer, postaje prekriveno smeđom prevlakom na vlažnom zraku, kao rezultat kemijske reakcije između željeza i).
• Taloženje (ako iznenada propustite ugljični dioksid kroz otopinu vapna, dobit ćete bijeli netopljivi talog kalcijevog karbonata).
• Emisija plina (ako kapnete kap na soda bikarbona limunska kiselina, tada ćete dobiti oslobađanje ugljičnog dioksida).
• Stvaranje slabo disociranih tvari (sve reakcije koje rezultiraju stvaranjem vode).
• Sjaj otopine (primjer ovdje su reakcije koje se javljaju s otopinom luminola, koji emitira svjetlost tijekom kemijskih reakcija).

Općenito, teško je identificirati koji su znakovi kemijskih reakcija glavni različite tvari a različite reakcije imaju svoje karakteristike.

Kako prepoznati znak kemijske reakcije

Predznak kemijske reakcije možete odrediti vizualno (promjenom boje, sjajem) ili po rezultatima same reakcije.

Brzina kemijske reakcije

Brzina kemijske reakcije obično se shvaća kao promjena količine jedne od reagirajućih tvari po jedinici vremena. Štoviše, brzina kemijske reakcije uvijek je pozitivna vrijednost. Godine 1865. kemičar N. N. Beketov formulirao je zakon djelovanja mase koji kaže da je "brzina kemijske reakcije u svakom trenutku vremena proporcionalna koncentracijama reagensa podignutih na potencije jednake njihovim stehiometrijskim koeficijentima."

Čimbenici koji utječu na brzinu kemijske reakcije uključuju:

• prirodu reaktanata,
• prisutnost katalizatora,
• temperatura,
• pritisak,
• površina tvari koje reagiraju.

Svi oni imaju vrlo izravan učinak na brzinu kemijske reakcije.

Ravnoteža kemijske reakcije

Kemijska ravnoteža je stanje kemijskog sustava u kojem se odvija nekoliko kemijskih reakcija, a brzine u svakom paru reakcija naprijed i obratno su jednake. Tako se identificira konstanta ravnoteže kemijske reakcije - to je veličina koja za danu kemijsku reakciju određuje odnos između termodinamičkih aktivnosti polaznih tvari i proizvoda u stanju kemijske ravnoteže. Poznavajući konstantu ravnoteže, možete odrediti smjer kemijske reakcije.

Uvjeti za odvijanje kemijskih reakcija

Za pokretanje kemijskih reakcija potrebno je stvoriti odgovarajuće uvjete:

• dovođenje tvari u bliski dodir.
• zagrijavanje tvari za određena temperatura(temperatura kemijske reakcije mora biti odgovarajuća).

Toplinski učinak kemijske reakcije

Ovo je naziv za promjenu unutarnje energije sustava kao rezultat odvijanja kemijske reakcije i transformacije polaznih tvari (reaktanata) u produkte reakcije u količinama koje odgovaraju jednadžbi kemijske reakcije prema sljedećem: Uvjeti:

• samo mogući rad u ovom slučaju postoji samo rad protiv vanjskog pritiska.
• polazne tvari i proizvodi dobiveni kao rezultat kemijske reakcije imaju istu temperaturu.

Kemijske reakcije, video

I na kraju, zanimljiv video o najčudesnijim kemijskim reakcijama.