Razvrstitev kemijskih reakcij v anorganski in organski kemiji poteka na podlagi različnih klasifikacijskih značilnosti, o katerih so informacije podane v spodnji tabeli.

S spreminjanjem oksidacijskega stanja elementov

Prvi znak razvrstitve temelji na spremembi oksidacijskega stanja elementov, ki tvorijo reagente in produkte.
a) redoks
b) brez spreminjanja oksidacijskega stanja
Redox imenujemo reakcije, ki jih spremlja sprememba oksidacijskih stanj kemični elementi vključeni v reagente. Redoks v anorganski kemiji vključuje vse substitucijske reakcije ter tiste razkrojne reakcije in spojine, v katerih je vključena vsaj ena preprosta snov. Vse reakcije izmenjave spadajo med reakcije, ki potekajo brez spreminjanja oksidacijskih stanj elementov, ki tvorijo reaktante in reakcijske produkte.

Po številu in sestavi reagentov in produktov

Kemične reakcije razvrščeni po naravi procesa, to je po številu in sestavi reagentov in produktov.

Sestavljene reakcije imenujemo kemične reakcije, zaradi katerih se kompleksne molekule pridobijo iz več enostavnejših, na primer:
4Li + O 2 = 2Li 2 O

Reakcije razgradnje imenujemo kemične reakcije, zaradi katerih se preproste molekule pridobijo iz bolj zapletenih, na primer:
CaCO 3 = CaO + CO 2

Reakcije razgradnje lahko obravnavamo kot inverzno spojino.

Reakcije zamenjave imenujemo kemične reakcije, zaradi katerih se atom ali skupina atomov v molekuli snovi nadomesti z drugim atomom ali skupino atomov, na primer:
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2

Njihova značilnost je interakcija preproste snovi s kompleksno. Takšne reakcije obstajajo tudi v organski kemiji.
Vendar pa je koncept "substitucije" v organskih snoveh širši kot v anorganski kemiji. Če v molekuli izhodne snovi kateri koli atom oz funkcionalna skupina se nadomestijo z drugim atomom ali skupino, so to tudi substitucijske reakcije, čeprav je z vidika anorganske kemije proces videti kot reakcija izmenjave.
- izmenjava (vključno z nevtralizacijo).
Reakcije izmenjave imenujemo kemične reakcije, ki potekajo brez spreminjanja oksidacijskih stanj elementov in vodijo do izmenjave sestavni deli reagenti, na primer:
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3

Če je mogoče, tok v nasprotni smeri

Če je mogoče, tok v nasprotni smeri - reverzibilno in nepovratno.

Reverzibilno imenujemo kemične reakcije, ki potekajo pri določeni temperaturi hkrati v dveh nasprotnih smereh s sorazmerno hitrostjo. Pri zapisovanju enačb takšnih reakcij se predznak enakosti zamenja z nasprotno usmerjenimi puščicami. Najenostavnejši primer reverzibilne reakcije je sinteza amoniaka z interakcijo dušika in vodika:

N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

Nepovratno imenujemo reakcije, ki potekajo samo v smeri naprej, zaradi česar nastanejo produkti, ki med seboj ne sodelujejo. Nereverzibilne vključujejo kemične reakcije, ki povzročijo tvorbo nizko disociiranih spojin, sproščanje velike količine energije, pa tudi tiste, pri katerih končni produkti zapustijo reakcijsko kroglo v plinasti obliki ali v obliki oborine, tj. primer:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2Ca + O 2 = 2CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

Toplotni učinek

Eksotermno imenujemo kemične reakcije s sproščanjem toplote. Simbol spremembe entalpije (vsebnosti toplote) ΔH in toplotnega učinka reakcije Q. Za eksotermne reakcije Q> 0 in ΔH< 0.

Endotermno imenujemo kemične reakcije, ki potekajo z absorpcijo toplote. Za endotermne reakcije Q< 0, а ΔH > 0.

Sestavljene reakcije bodo na splošno eksotermne, reakcije razgradnje pa endotermne. Redka izjema je reakcija dušika s kisikom - endotermna:
N2 + О2 → 2NO - Q

Faza

Homogena imenujemo reakcije, ki potekajo v homogenem mediju (homogene snovi, v eni fazi, na primer r-g, reakcije v raztopinah).

Heterogena imenujemo reakcije, ki potekajo v heterogenem mediju, na kontaktni površini reakcijskih snovi v različne faze, na primer trdno in plinasto, tekoče in plinasto, v dveh tekočinah, ki se ne mešata.

Z uporabo katalizatorja

Katalizator je snov, ki pospešuje kemično reakcijo.

Katalitične reakcije poteka le v prisotnosti katalizatorja (vključno z encimskim).

Nekatalitične reakcije gredo v odsotnosti katalizatorja.

Glede na vrsto odklopa

Homolitične in heterolitične reakcije se razlikujejo po vrsti prekinitve kemične vezi v matični molekuli.

Homolitični imenujemo reakcije, pri katerih zaradi prekinitve vezi nastanejo delci, ki imajo neparni elektron - prosti radikali.

Heterolitično imenujemo reakcije, ki potekajo s tvorbo ionskih delcev - kationov in anionov.

• homolitično (enaka vrzel, vsak atom prejme 1 elektron)
• heterolitično (neenakopraven prelom - dobimo par elektronov)

radikalno(verižne) kemične reakcije, ki vključujejo radikale, se imenujejo na primer:

CH 4 + Cl 2 hv → CH 3 Cl + HCl

ionski kemične reakcije, ki vključujejo ione, se imenujejo na primer:

KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl ↓

Heterolitske reakcije imenujemo elektrofilne. organske spojine z elektrofili - delci, ki nosijo cele ali delne pozitiven naboj... Razvrščamo jih v elektrofilne substitucijske in elektrofilne adicijske reakcije, na primer:

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 so heterolitične reakcije organskih spojin z nukleofili - delci, ki nosijo celoten ali delni negativni naboj. Razvrščamo jih v nukleofilne substitucijske in nukleofilne adicijske reakcije, na primer:

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

Razvrstitev organskih reakcij

Razvrstitev organskih reakcij je prikazana v tabeli:

V sodobna znanost razlikujejo med kemičnimi in jedrskimi reakcijami, ki nastanejo kot posledica interakcije začetnih snovi, ki jih običajno imenujemo reagenti. Pri tem nastajajo druge kemikalije, imenovane hrana. Vse interakcije se pojavljajo pod določenimi pogoji (temperatura, sevanje, prisotnost katalizatorjev itd.). Atomska jedra reaktantov kemičnih reakcij se ne spremenijo. Pri jedrskih transformacijah nastajajo nova jedra in delci. Obstaja več različnih meril, po katerih se določijo vrste kemičnih reakcij.

Razvrstitev lahko temelji na številu začetnih in končnih snovi. V tem primeru so vse vrste kemičnih reakcij razdeljene v pet skupin:

1. Razgradnje (iz ene snovi dobimo več novih), na primer razgradnja pri segrevanju na kalijev klorid in kisik: KCLO3 → 2KCL + 3O2.
2. Spojine (dve ali več spojin tvorita eno novo), v interakciji z vodo se kalcijev oksid spremeni v kalcijev hidroksid: H2O + CaO → Ca (OH) 2;
3. Substitucije (število produktov je enako številu izhodnih snovi, v katerih se ena komponenta nadomesti z drugo), železo v bakrovem sulfatu, ki nadomešča baker, tvori železov sulfat: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu.
4. Dvojna izmenjava (molekule dveh snovi izmenjujejo dele, ki ju zapustijo), kovine in izmenjujejo anione, pri čemer nastanejo oborjeni srebrov jodid in kadijev nitrat: KI + AgNO3 → AgI ↓ + KNO3.
5. Polimorfna transformacija (prehajanje snovi iz ene kristalne oblike v drugo), barvni jodid se pri segrevanju spremeni v živosrebrov jodid rumena barva: HgI2 (rdeča) ↔ HgI2 (rumena).

Če se kemične transformacije obravnavajo na podlagi spremembe oksidacijskega stanja elementov v reakcijskih snoveh, potem lahko vrste kemičnih reakcij razdelimo v skupine:

1. S spremembo oksidacijskega stanja - redoks reakcije (ORR). Kot primer si oglejte interakcijo železa s klorovodikovo kislino: Fe + HCL → FeCl2 + H2, zaradi česar se je oksidacijsko stanje železa (reduktor, ki daruje elektrone) spremenil iz 0 na -2, in vodika (oksidacijsko sredstvo, ki sprejema elektrone) spremenjeno iz +1 na 0 ...
2. Brez sprememb v oksidacijskem stanju (tj. ne ORP). Na primer, reakcije kislinsko-bazične interakcije vodikovega bromida z natrijevim hidroksidom: HBr + NaOH → NaBr + H2O, kot posledica takšnih reakcij nastaneta sol in voda ter oksidacijska stanja kemičnih elementov, vključenih v izhodne materiali se ne spreminjajo.

Če upoštevamo hitrost pretoka v smeri naprej in nazaj, lahko vse vrste kemičnih reakcij razdelimo tudi v dve skupini:

1. Reverzibilne - tiste, ki hkrati tečejo v dveh smereh. Večina reakcij je reverzibilnih. Primer je raztapljanje ogljikovega dioksida v vodi s tvorbo nestabilne ogljikove kisline, ki se razgradi na izhodne snovi: H2O + CO2 ↔ H2CO3.
2. Nepovratno - tečejo le v smeri naprej, po popolni porabi ene od začetnih snovi se zaključijo, nato pa ostanejo samo produkti in izvirna snov, ki se vzamejo v presežku. Običajno je eden od produktov bodisi oborjena netopna snov ali razviti plin. Na primer, interakcija žveplove kisline in barijevega klorida: H2SO4 + BaCl2 + → BaSO4 ↓ + 2HCl obori netopno

Vrste kemičnih reakcij v organski kemiji lahko razdelimo v štiri skupine:

1. Substitucija (nekateri atomi ali skupine atomov se nadomestijo z drugimi), na primer, ko kloroetan interagira z natrijevim hidroksidom, nastaneta etanol in natrijev klorid: C2H5Cl + NaOH → C2H5OH + NaCl, to pomeni, da se atom klora nadomesti z vodikom atom.
2. Vezava (dve molekuli reagirata in tvorita eno), na primer brom je vezan na mestu prekinitve dvojne vezi v molekuli etilena: Br2 + CH2 = CH2 → BrCH2 — CH2Br.
3. Cepitev (molekula se razgradi na dve ali več molekul), na primer pod določenimi pogoji etanol razpade na etilen in vodo: C2H5OH → CH2 = CH2 + H2O.
4. Preureditev (izomerizacija, ko se ena molekula pretvori v drugo, vendar se kakovostna in kvantitativna sestava atomov v njej ne spremeni), na primer 3-kloruten-1 (C4H7CL) se pretvori v 1 klorobuten-2 (C4H7CL) . Tu je atom klora prešel s tretjega atoma ogljika v ogljikovodični verigi na prvega, dvojna vez pa je povezala prvi in ​​drugi ogljikov atom, nato pa začela povezovati drugi in tretji atom.

Znane so tudi druge vrste kemičnih reakcij:

1. S pretokom z absorpcijo (endotermno) ali sproščanjem toplote (eksotermno).
2. Glede na vrsto medsebojno delujočih reagentov ali nastalih produktov. Interakcija z vodo - hidroliza, z vodikom - hidrogenacija, s kisikom - oksidacija ali zgorevanje. Izločanje vode - dehidracija, vodika - dehidrogenacija itd.
3. Glede na pogoje interakcije: v prisotnosti pod vplivom nizke oz visoka temperatura, ko se tlak spremeni, v luči itd.
4. Po mehanizmu reakcije: ionske, radikalno-verižne ali verižne reakcije.

Kemične reakcije je treba razlikovati od jedrskih reakcij. Kot posledica kemičnih reakcij skupno število atomi vsakega kemičnega elementa in njegova izotopska sestava se ne spremenita. Druga stvar so jedrske reakcije - procesi preoblikovanja atomskih jeder kot posledica njihove interakcije z drugimi jedri ali elementarnimi delci, na primer pretvorba aluminija v magnezij:

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

Razvrstitev kemičnih reakcij je večplastna, torej lahko temelji na različnih znakih. Toda pod katerim koli od teh znakov je mogoče pripisati reakcije tako med anorganskimi kot med organskimi snovmi.

Razmislite o razvrstitvi kemičnih reakcij po različnih merilih.

I. Po številu in sestavi reaktantov

Reakcije brez spreminjanja sestave snovi.

V anorganski kemiji takšne reakcije vključujejo procese pridobivanja alotropnih modifikacij enega kemičnega elementa, na primer:

C (grafit) ↔ C (diamant)
S (rombična) ↔ S (monoklina)
P (bela) ↔ P (rdeča)
Sn (beli kositer) ↔ Sn (sivi kositer)
3O 2 (kisik) ↔ 2O 3 (ozon)

V organski kemiji lahko to vrsto reakcije pripišemo reakcijam izomerizacije, ki potekajo brez spreminjanja ne le kvalitativne, temveč tudi količinske sestave molekul snovi, na primer:

1. Izomerizacija alkanov.

Reakcija izomerizacije alkanov ima veliko praktični pomen, saj imajo ogljikovodiki izostroenie manjšo detonacijsko sposobnost.

2. Izomerizacija alkenov.

3. Izomerizacija alkinov (reakcija AE Favorsky).

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

etilacetilen dimetlacetilen

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

5. Izomerizacija amonijevega cianita pri segrevanju.

Ureo je prvi sintetiziral F. Wöhler leta 1828 z izomerizacijo amonijevega cianata pri segrevanju.

Reakcije, ki vključujejo spremembo sestave snovi

Ločimo lahko štiri vrste takšnih reakcij: spojina, razgradnja, substitucija in izmenjava.

1. Sestavljene reakcije so reakcije, pri katerih iz dveh ali več snovi nastane ena kompleksna snov

V anorganski kemiji je mogoče obravnavati celotno raznolikost spojin reakcij, na primer na primeru reakcij pridobivanja žveplove kisline iz žvepla:

1. Pridobivanje žveplovega oksida (IV):

S + O 2 = SO - en kompleks nastane iz dveh preprostih snovi.

2. Pridobivanje žveplovega oksida (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - iz enostavne in kompleksne snovi nastane en kompleks.

3. Pridobivanje žveplove kisline:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 - iz dveh kompleksnih snovi nastane en kompleks.

Primer sestavljene reakcije, pri kateri nastane ena kompleksna snov iz več kot dveh izhodnih snovi, je zadnja stopnja pridobivanja dušikova kislina:

4NO 2 + O 2 + 2H 2 O = 4HNO 3

V organski kemiji se spojinske reakcije običajno imenujejo "adicijske reakcije". Celotno raznolikost takšnih reakcij je mogoče obravnavati na primeru bloka reakcij, ki označujejo lastnosti nenasičenih snovi, na primer etilena:

1. Hidrogenacijska reakcija - dodajanje vodika:

CH 2 = CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3

eten → etan

2. Reakcija hidracije je dodajanje vode.

3. Reakcija polimerizacije.

2. Reakcije razgradnje so reakcije, pri katerih iz ene kompleksne snovi nastane več novih snovi.

V anorganski kemiji lahko celotno raznolikost takšnih reakcij obravnavamo kot blok reakcij za pridobivanje kisika z laboratorijskimi metodami:

1. Razpad živosrebrovega (II) oksida – iz ene kompleksne snovi nastaneta dve enostavni.

2. Razgradnja kalijevega nitrata - iz ene kompleksne snovi nastaneta ena preprosta in ena kompleksna.

3. Razpad kalijevega permanganata - iz ene kompleksne snovi nastaneta dve kompleksni in ena preprosta, torej tri nove snovi.

V organski kemiji lahko reakcije razgradnje obravnavamo kot blok reakcij za proizvodnjo etilena v laboratoriju in industriji:

1. Reakcija dehidracije (odstranitev vode) etanola:

С 2 H 5 OH → CH 2 = CH 2 + H 2 O

2. Reakcija dehidrogenacije (odstranitev vodika) etana:

CH 3 -CH 3 → CH 2 = CH 2 + H 2

ali CH 3 -CH 3 → 2C + ZN 2

3. Reakcija krekinga (cepitve) propana:

CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 = CH 2 + CH 4

3. Substitucijske reakcije so takšne reakcije, pri katerih atomi preproste snovi nadomestijo atome elementa v kompleksni snovi.

V anorganski kemiji je primer takšnih procesov blok reakcij, ki označujejo lastnosti, na primer kovin:

1. Interakcija alkalijskih ali zemeljskoalkalijskih kovin z vodo:

2Na + 2Н 2 O = 2NаОН + Н 2

2. Interakcija kovin s kislinami v raztopini:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

3. Interakcija kovin s solmi v raztopini:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

4. Metalotermijo:

2Аl + Сr 2 O 3 → Аl 2 O 3 + 2Сr

Predmet preučevanja organske kemije niso preproste snovi, ampak le spojine. Zato kot primer substitucijske reakcije navajamo najbolj značilno lastnost omejevalnih spojin, zlasti metana, - sposobnost, da se njegovi atomi vodika nadomestijo z atomi halogena. Drug primer je bromiranje aromatične spojine (benzen, toluen, anilin).

C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

benzen → bromobenzen

Bodimo pozorni na posebnost substitucijske reakcije v organskih snoveh: zaradi takšnih reakcij ne nastane preprosta in zapletena snov, kot v anorganski kemiji, ampak dve kompleksni snovi.

V organski kemiji substitucijske reakcije vključujejo tudi nekatere reakcije med dvema kompleksnima snovmama, na primer nitriranje benzena. Formalno je to reakcija izmenjave. Dejstvo, da gre za nadomestno reakcijo, postane jasno šele ob upoštevanju njenega mehanizma.

4. Reakcije izmenjave so reakcije, pri katerih si dve kompleksni snovi izmenjujeta svoje sestavne dele

Te reakcije označujejo lastnosti elektrolitov in v raztopinah potekajo po Bertholletovem pravilu, torej le, če je rezultat oborina, plin ali nizko disociirajoča snov (na primer H 2 O).

V anorganski kemiji je to lahko blok reakcij, ki označujejo na primer lastnosti alkalij:

1. Reakcija nevtralizacije, ki nadaljuje s tvorbo soli in vode.

2. Reakcija med alkalijo in soljo, ki poteka s tvorbo plina.

3. Reakcija med alkalijo in soljo, ki poteka s tvorbo oborine:

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

ali v ionski obliki:

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

V organski kemiji lahko razmislimo o bloku reakcij, ki označujejo na primer lastnosti ocetne kisline:

1. Reakcija, ki poteka s tvorbo šibkega elektrolita - Н 2 O:

CH 3 COOH + NaOH → Na (CH3COO) + H 2 O

2. Reakcija, ki poteka s tvorbo plina:

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

3. Reakcija, ki poteka s tvorbo oborine:

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. S spreminjanjem oksidacijskih stanj kemičnih elementov, ki tvorijo snovi

Na podlagi tega se razlikujejo naslednje reakcije:

1. Reakcije, ki potekajo s spremembo oksidacijskih stanj elementov, ali redoks reakcije.

Sem spadajo številne reakcije, vključno z vsemi substitucijskimi reakcijami, pa tudi tiste spojine in reakcije razgradnje, v katerih je vključena vsaj ena preprosta snov, na primer:

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

2,2 Mg 0 + O 0 2 = Mg +2 O -2

Kompleksne redoks reakcije sestavljajo po metodi elektronskega ravnotežja.

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

V organski kemiji lahko lastnosti aldehidov služijo kot presenetljiv primer redoks reakcij.

1. Reducirani so na ustrezne alkohole:

Aldecidi se oksidirajo v ustrezne kisline:

2. Reakcije, ki potekajo brez spreminjanja oksidacijskih stanj kemičnih elementov.

Sem spadajo na primer vse reakcije ionske izmenjave, pa tudi številne reakcije spojin, številne reakcije razgradnje, reakcije esterifikacije:

HCOOH + CHgOH = HCOOCH 3 + H 2 O

III. Toplotni učinek

Glede na toplotni učinek se reakcije delijo na eksotermne in endotermne.

1. Eksotermne reakcije potekajo s sproščanjem energije.

Ti vključujejo skoraj vse spojine reakcije. Endotermne reakcije za sintezo dušikovega oksida (II) iz dušika in kisika ter reakcija plinastega vodika s trdnim jodom so redka izjema.

Eksotermne reakcije, ki se pojavijo pri sproščanju svetlobe, imenujemo reakcije zgorevanja. Hidrogenacija etilena je primer eksotermne reakcije. Deluje pri sobni temperaturi.

2. Endotermne reakcije potekajo z absorpcijo energije.

Očitno bodo zanje veljale skoraj vse reakcije razgradnje, na primer:

1. Žganje apnenca

2. Krekiranje butana

Količina energije, ki se sprosti ali absorbira kot posledica reakcije, se imenuje toplotni učinek reakcije, enačba kemične reakcije, ki kaže ta učinek, pa se imenuje termokemična enačba:

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

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

IV. Glede na agregacijsko stanje reaktantov (fazna sestava)

Glede na agregacijsko stanje reakcijskih snovi se razlikujejo:

1. Heterogene reakcije - reakcije, pri katerih so reaktanti in reakcijski produkti v različnih agregacijskih stanjih (v različnih fazah).

2. Homogene reakcije – reakcije, pri katerih so reaktanti in reakcijski produkti v istem agregatno stanje(v eni fazi).

V. S sodelovanjem katalizatorja

Po sodelovanju katalizatorja se razlikujejo:

1. Nekatalitične reakcije brez sodelovanja katalizatorja.

2. Katalitične reakcije, ki vključujejo katalizator. Ker vse biokemične reakcije, ki potekajo v celicah živih organizmov, potekajo s sodelovanjem posebnih bioloških katalizatorjev beljakovinske narave - encimov, se vse nanašajo na katalitične ali, natančneje, encimske. Treba je opozoriti, da več kot 70 % kemičnih industrij uporablja katalizatorje.

Vi. Proti

Razlikovati po smeri:

1. Ireverzibilne reakcije potekajo v teh pogojih le v eno smer. Sem spadajo vse reakcije izmenjave, ki jih spremlja tvorba oborine, plina ali nizko disociirajoče snovi (vode) in vse reakcije zgorevanja.

2. Reverzibilne reakcije v teh pogojih potekajo hkrati v dveh nasprotnih smereh. Velika večina takšnih reakcij.

V organski kemiji znak reverzibilnosti odražajo imena - antonimi procesov:

Hidrogenacija - dehidrogenacija,

Hidracija - dehidracija,

Polimerizacija - depolimerizacija.

Vse reakcije esterifikacije (nasproten proces, kot veste, se imenuje hidroliza) in hidrolize beljakovin, estrov, ogljikovih hidratov, polinukleotidov so reverzibilne. Reverzibilnost teh procesov je osnova za najpomembnejšo lastnost živega organizma - metabolizem.

Vii. Mehanizem pretoka se razlikuje:

1. Radikalne reakcije se pojavijo med radikali in molekulami, ki nastanejo med reakcijo.

Kot že veste, se pri vseh reakcijah pretrgajo stare kemične vezi in tvorijo nove kemične vezi. Način prekinitve vezi v molekulah začetne snovi določa mehanizem (pot) reakcije. Če snov nastane zaradi kovalentne vezi, lahko obstajata dva načina za prekinitev te vezi: hemolitični in heterolitični. Na primer, za molekule Cl 2, CH 4 itd., se uresniči hemolitična ruptura vezi, kar bo povzročilo nastanek delcev z neparnimi elektroni, torej prostimi radikali.

Radikali nastanejo najpogosteje pri pretrganju vezi, pri katerih so skupni elektronski pari porazdeljeni približno enako med atomi (nepolarna kovalentna vez), vendar veliko polarne povezave lahko tudi poči na enak način, zlasti kadar reakcija poteka v plinski fazi in pod delovanjem svetlobe, kot na primer v primeru zgornjih procesov - interakcija C 12 in CH 4 -. Radikali so zelo reaktivni, saj nagibajo k dokončanju svoje elektronske plasti tako, da vzamejo elektron iz drugega atoma ali molekule. Na primer, ko klorov radikal trči v molekulo vodika, povzroči pretrganje skupnega elektronskega para, ki povezuje atome vodika in tvori kovalentna vez z enim od vodikovih atomov. Drugi vodikov atom, ki postane radikal, tvori skupni elektronski par z neparnim elektronom atoma klora iz razpadajoče molekule Cl 2, zaradi česar se pojavi klorov radikal, ki napade novo molekulo vodika itd.

Reakcije, ki predstavljajo verigo zaporednih transformacij, imenujemo verižne reakcije. Za razvoj teorije verižnih reakcij sta dva izjemna kemika - naš rojak N. N. Semenov in Anglež S. A. Hinshelwood - prejela Nobelovo nagrado.
Reakcija substitucije med klorom in metanom poteka na podoben način:

Večina reakcij zgorevanja organskih in anorganskih snovi, sinteza vode, amoniaka, polimerizacija etilena, vinilklorida itd. poteka po radikalnem mehanizmu.

2. Med ioni, ki so že prisotni ali nastali med reakcijo, potekajo ionske reakcije.

tipično ionske reakcije je interakcija med elektroliti v raztopini. Ioni nastajajo ne le med disociacijo elektrolitov v raztopinah, ampak tudi pod vplivom električnih razelektritev, segrevanja ali sevanja. Gama žarki, na primer, pretvarjajo molekule vode in metana v molekularne ione.

Po drugem ionskem mehanizmu potekajo reakcije dodajanja alkenom vodikovih halogenidov, vodika, halogenov, oksidacija in dehidracija alkoholov, zamenjava alkoholnega hidroksila s halogenom; reakcije, ki označujejo lastnosti aldehidov in kislin. V tem primeru nastanejo ioni ob heterolitičnem pretrganju kovalentnih polarnih vezi.

VIII. Glede na vrsto energije

Razlikujejo se začetne reakcije:

1. Fotokemijske reakcije. Sproži jih svetlobna energija. Ti poleg zgoraj obravnavanih fotokemičnih procesov sinteze HCl ali reakcije metana s klorom vključujejo nastajanje ozona v troposferi kot sekundarnega onesnaževalca ozračja. Pri tem deluje kot primarni dušikov oksid (IV), ki pod vplivom svetlobe tvori kisikove radikale. Ti radikali sodelujejo z molekulami kisika in tvorijo ozon.

Ozon nastaja ves čas, dokler je dovolj svetlobe, saj lahko NO v interakciji z molekulami kisika tvori isti NO 2. Kopičenje ozona in drugih sekundarnih atmosferskih onesnaževal lahko povzroči fotokemični smog.

Ta vrsta reakcije vključuje tudi najpomembnejši proces v rastlinskih celicah – fotosintezo, katere ime govori samo zase.

2. Reakcije na sevanje. Sprožijo jih visokoenergijsko sevanje - rentgenski žarki, jedrsko sevanje (γ-žarki, a-delci - He 2+ itd.). S pomočjo sevalnih reakcij se izvaja zelo hitra radijska polimerizacija, radioliza (razgradnja sevanja) itd.

Na primer, namesto dvostopenjske proizvodnje fenola iz benzena ga lahko dobimo z interakcijo benzena z vodo pod delovanjem sevanja. V tem primeru iz molekul vode nastaneta radikala [OH] in [H], s katerimi reagira benzen in nastane fenol:

C 6 H 6 + 2 [OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O

Vulkanizacijo gume je mogoče izvesti brez žvepla z radiovulkanizacijo, nastala guma pa ne bo nič slabša od tradicionalne.

3. Elektrokemijske reakcije. So inicirani elektrika... Poleg dobro znanih reakcij elektrolize bomo navedli tudi reakcije elektrosinteze, na primer reakcije industrijske proizvodnje anorganskih oksidantov.

4. Termokemijske reakcije. So inicirani termalna energija... Sem spadajo vse endotermne reakcije in številne eksotermne reakcije, za začetek katerih je potrebna začetna oskrba s toploto, torej začetek procesa.

Zgornja klasifikacija kemijskih reakcij se odraža v diagramu.

Razvrstitev kemičnih reakcij, tako kot vse druge klasifikacije, je pogojna. Znanstveniki so se dogovorili, da bodo reakcije razdelili na določene vrste glede na značilnosti, ki so jih ločili. Toda večino kemičnih transformacij je mogoče pripisati različni tipi... Na primer, naredimo opis postopka sinteze amoniaka.

To je sestavljena reakcija, redoks, eksotermna, reverzibilna, katalitična, heterogena (natančneje, heterogena katalitična), ki poteka z znižanjem tlaka v sistemu. Za uspešno vodenje procesa je treba upoštevati vse dane informacije. Specifična kemična reakcija je vedno večkakovostna, zanjo so značilni različni znaki.

Kemijske reakcije, njihove lastnosti, vrste, pogoji pojavljanja in drugo so eden od temeljev zanimive znanosti, imenovane kemija. Poskusimo ugotoviti, kaj je kemična reakcija in kakšna je njena vloga. Torej se kemijska reakcija v kemiji šteje za pretvorbo ene ali več snovi v druge snovi. V tem primeru se njihova jedra ne spremenijo (v nasprotju z jedrskimi reakcijami), vendar pride do prerazporeditve elektronov in jeder in seveda se pojavijo novi kemični elementi.

Kemijske reakcije v naravi in ​​vsakdanjem življenju

Naju in naju obkrožajo kemične reakcije, poleg tega tudi sami redno izvajamo različna vsakodnevna dejanja, ko na primer prižgemo vžigalico. Predvsem veliko kemičnih reakcij sami, ne da bi sumili (in morda celo sumili), izvedejo kuharji, ko pripravljajo hrano.

Seveda v naravnih razmerah potekajo številne kemične reakcije: izbruh vulkana, listje in drevesa, a kaj naj rečem, skoraj vsak biološki proces je mogoče pripisati primerom kemičnih reakcij.

Vrste kemičnih reakcij

Vse kemijske reakcije lahko v grobem razdelimo na preproste in zapletene. Enostavne kemične reakcije pa so razdeljene na:

• sestavljene reakcije,
• reakcije razgradnje,
• nadomestne reakcije,
• izmenjave reakcij.

Kemična reakcija spojine

Po zelo primerni definiciji velikega kemika DI Mendelejeva se kombinacijska reakcija zgodi, ko "obstaja ena od dveh snovi". Primer kemične reakcije spojine je lahko segrevanje železovega in žveplovega prahu, pri katerem iz njih nastane železov sulfid - Fe + S = FeS. Drug presenetljiv primer te reakcije je zgorevanje preprostih snovi, kot sta žveplo ali fosfor v zraku (morda podobno reakcijo lahko imenujemo tudi toplotna kemijska reakcija).

Kemična reakcija razgradnje

Preprosto je, reakcija razgradnje je nasprotna reakciji spojine. Z njim se iz ene snovi pridobita dve ali več snovi. Preprost primer kemična reakcija razgradnje je lahko reakcija razgradnje krede, med katero nastane sama kreda živo apno in ogljikov dioksid.

Kemična nadomestna reakcija

Reakcija substitucije se izvede, ko enostavna snov interagira s kompleksno. Naj navedemo primer kemične substitucijske reakcije: če spustite jekleni žebelj v raztopino z bakrovim sulfatom, potem med tem preprostim kemične izkušnje bomo dobili črnilni kamen(železo bo izpodrinilo baker iz soli). Enačba za takšno kemično reakcijo bo videti takole:

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

Reakcija kemične izmenjave

Reakcije izmenjave potekajo izključno med kompleksnimi kemikalije, med katerim menjajo svoje dele. Veliko takšnih reakcij poteka v različnih raztopinah. Nevtralizacija kisline z žolčem - tukaj dober primer reakcija kemične izmenjave.

NaOH + HCl → NaCl + H 2 O

To je kemična enačba te reakcije, v kateri se vodikov ion iz spojine HCl zamenja z natrijevim ionom iz spojine NaOH. Posledica te kemične reakcije je tvorba raztopine natrijevega klorida.

Znaki kemičnih reakcij

Po znakih nastanka kemičnih reakcij je mogoče oceniti, ali je kemična reakcija med reagenti minila ali ne. Tukaj je nekaj primerov znakov kemičnih reakcij:

• Sprememba barve (lahko železo, na primer, v vlažnem zraku postane prekrito z rjavo prevleko zaradi kemične reakcije med železom in).
• Padavine (če nenadoma preidemo ogljikov dioksid skozi raztopino apna, dobimo oborino bele netopne oborine kalcijevega karbonata).
• Nastajanje plina (če kapljate na Soda bikarbona citronska kislina dobite razvoj ogljikovega dioksida).
• Tvorba šibko disociiranih snovi (vse reakcije, pri katerih nastane voda).
• Sij raztopine (primer tukaj so reakcije, ki se pojavijo z raztopino luminola, ki med kemičnimi reakcijami oddaja svetlobo).

Na splošno je težko ugotoviti, kateri znaki kemičnih reakcij so glavni, za različne snovi in različne reakcije imajo svoje značilnosti.

Kako prepoznati znak kemične reakcije

Znak kemične reakcije lahko določite vizualno (s spremembo barve, sijaja) ali po rezultatih te reakcije.

Hitrost kemične reakcije

Hitrost kemične reakcije se običajno razume kot sprememba količine enega od reaktantov na enoto časa. Poleg tega je hitrost kemične reakcije vedno pozitivna vrednost. Leta 1865 je kemik NN Beketov oblikoval zakon o delovanju mase, ki pravi, da je "hitrost kemične reakcije v vsakem trenutku sorazmerna s koncentracijami reagentov, povišanih na stopnje, enake njihovim stehiometričnim koeficientom."

Dejavniki hitrosti kemične reakcije vključujejo:

• narava reakcijskih snovi,
• prisotnost katalizatorja,
• temperatura,
• pritisk,
• površina reaktantov.

Vsi imajo najbolj neposreden vpliv na hitrost kemične reakcije.

Ravnotežje kemijske reakcije

Kemično ravnotežje je stanje kemičnega sistema, v katerem poteka več kemičnih reakcij in so hitrosti v vsakem paru prednje in povratne reakcije enake. Tako se razlikuje konstanta ravnotežja kemijske reakcije - to je vrednost, ki za dano kemično reakcijo določa razmerje med termodinamičnimi aktivnostmi začetnih snovi in ​​produktov v stanju kemičnega ravnotežja. Če poznate ravnotežno konstanto, lahko določite smer kemične reakcije.

Pogoji za nastanek kemičnih reakcij

Za sprožitev kemičnih reakcij je treba ustvariti ustrezne pogoje za to:

• pripeljejo snovi v tesen stik.
• grelne snovi za določeno temperaturo(temperatura kemijske reakcije mora biti primerna).

Toplotni učinek kemične reakcije

To je ime spremembe notranje energije sistema kot posledica poteka kemične reakcije in pretvorbe začetnih snovi (reaktantov) v reakcijske produkte v količinah, ki ustrezajo enačbi kemične reakcije pod naslednjimi pogoji:

• samo možno delo v tem primeru obstaja samo delo proti zunanjemu pritisku.
• izhodni materiali in produkti, pridobljeni kot posledica kemične reakcije, imajo enako temperaturo.

Kemijske reakcije, video

In za zaključek zanimiv video o najbolj neverjetnih kemičnih reakcijah.