Реакция соединение какая у него исходное свойство
Характеристика химических реакций
Химические реакции, их свойства, типы, условия протекания и прочая, являются одним из краеугольных столпов интересной науки под названием химия. Попробуем же разобрать что такое химическая реакция, и какова ее роль. Итак, химической реакцией в химии принято считать превращение одного либо нескольких веществ, в другие вещества. При этом ядра атомов у них не меняются (в отличие от реакций ядерных), зато происходит перераспределение электронов и ядер, и, разумеется, появляются новые химические элементы.
Химические реакции в природе и быту
Мы с вами окружены химическими реакциями, более того мы сами их регулярно осуществляем различными бытовыми действиями, когда например, зажигаем спичку. Особенно много химических реакций сами того не подозревая (а может и подозревая) делают повара, когда готовят еду.
Разумеется, и в природных условиях проходит множество химических реакций: извержение вулкана, фотосинтез листвы и деревьев, да что там говорить, практически любой биологический процесс можно отнести к примерам химических реакций.
Типы химических реакций
Все химические реакции можно условно разделить на простые и сложные. Простые химические реакции, в свою очередь, разделяются на:
- реакции соединения,
- реакции разложения,
- реакции замещения,
- реакции обмена.
Далее мы подробно остановимся на каждом из этих видов химических реакций, известных химии.
Химическая реакция соединения
По весьма меткому определению великого химика Д. И. Менделеева реакция соединения имеет место быть когда «их двух веществ происходит одно». Примером химической реакции соединения может быть нагревание порошков железа и серы, при которой из них образуется сульфид железа – Fe+S=FeS. Другим ярким примеров этой реакции является горение простых веществ, таких как сера или фосфор на воздухе (пожалуй, подобную реакцию можно также назвать тепловой химической реакцией).
Химическая реакция разложения
Тут все просто, реакция разложения является противоположностью реакции соединения. При ней из одного вещества получается два или более веществ. Простым примером химической реакции разложения может быть реакция разложение мела, в ходе которой из собственно мела образуется негашеная известь и углекислый газ.
Химическая реакция замещения
Реакция замещения осуществляется при взаимодействии простого вещества со сложным. Приведем пример химической реакции замещения: если опустить стальной гвоздь в раствор с медным купоросом, то в ходе этого простого химического опыта мы получим железный купорос (железо вытеснит медь из соли). Уравнение такой химической реакции будет выглядеть так:
Fe+CuSO4→ FeSO4+Cu
Химическая реакция обмена
Реакции обмена проходят исключительно между сложными химическими веществами, в ходе которых они меняются своими частями. Очень много таких реакций имеют место быть в различных растворах. Нейтрализация кислоты желчью – вот хороший пример химической реакции обмена.
NaOH+HCl→ NaCl+Н2О
Так выглядит химическое уравнение этой реакции, при ней ион водорода из соединения HCl обменивается ионом натрия из соединения NaOH. Следствием этой химической реакции является образование раствора поваренной соли.
Признаки химических реакций
По признакам протекания химических реакций можно судить прошла ли химическая реакция между реагентами или нет. Приведем примеры признаков химических реакций:
- Изменение цвета (светлое железо, к примеру, во влажном воздухе покрывается бурым налетом, как результат химической реакции взаимодействия железа и кислорода).
- Выпадение осадка (если вдруг через известковый раствор пропустить углекислый газ, то получим выпадение белого нерастворимого осадка карбоната кальция).
- Выделение газа (если Вы капнете на пищевую соду лимонной кислотой, то получите выделение углекислого газа).
- Образование слабодиссоциированных веществ (все реакции, в результате которых образуется вода).
- Свечение раствора (примером тут могут служить реакции, происходящие с раствором люминола, излучающего при химических реакциях свет).
В целом, трудно выделить какие признаки химических реакций являются основными, для разных веществ и разных реакций характерны свои признаки.
Как определить признак химической реакции
Определить признак химической реакции можно визуально (при изменении цвета, свечении), или по результатам этой самой реакции.
Скорость химической реакции
Под скоростью химической реакции обычно понимают изменение количества одного из реагирующих веществ за единицу времени. Притом, скорость химической реакции всегда положительная величина. В 1865 году химиком Н. Н. Бекетовым был сформулирован закон действия масс гласящий, что «скорость химической реакции в каждый момент времени пропорциональна концентрациям реагентов, возведенным в степени, равные их стехиометрическим коэффициентам».
К факторам скорости химической реакции можно отнести:
- природу реагирующих веществ,
- наличие катализатора,
- температуру,
- давление,
- площадь поверхности реагирующих веществ.
Все они имеют самое прямое влияние на скорость протекания химической реакции.
Равновесие химической реакции
Химическим равновесием называют такое состояние химической системы, при котором протекает несколько химических реакций и скорости в каждой паре прямой и обратной реакции равны между собой. Таким образом, выделяется константа равновесия химической реакции – это та величина, которая определяет для данной химической реакции соотношение между термодинамическими активностями исходных веществ и продуктов в состоянии химического равновесия. Зная константу равновесия можно определить направление протекания химической реакции.
Условия возникновения химических реакций
Чтобы положить начало химических реакций, необходимо для этого создать соответствующие условия:
- приведение веществ в тесное соприкосновение.
- нагревание веществ до определенной температуры (температура химической реакции должна быть подходящей).
Тепловой эффект химической реакции
Так называют изменение внутренней энергии системы как результат протекания химической реакции и превращения исходных веществ (реактантов) в продукты реакции в количествах, соответствующих уравнению химической реакции при следующих условиях:
- единственно возможной работой при этом есть только лишь работа против внешнего давления.
- исходные вещества и продукты, полученные в результате химической реакции, имеют одинаковую температуру.
Химические реакции, видео
И в завершение интересно видео про самые удивительные химические реакции.
Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка
При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.
Эта статья доступна на английском языке – Chemical Reactions.
Классификацию химических реакций в неорганической и органической химии осуществляют на основании различных классифицирующих признаков.
По числу и составу исходных и полученных веществ различают реакции соединения, разложения, обмена и замещения.
Реакциями соединения называют химические реакции, в результате которых сложные молекулы получаются из двух и более простых, например:
Реакциями разложения называют химические реакции, в результате которых простые молекулы получаются из более сложных, например:
Реакциями замещения называют химические реакции, в результате которых атом или группа атомов в молекуле вещества замещается на другой атом или группу атомов, например:
Реакциями обмена называют химические реакции, протекающие без изменения степеней окисления элементов и приводящие к обмену составных частей реагентов, например:
По изменению степеней окисления химических элементов, входящих в состав реагирующих веществ, реакции делят на окислительно-восстановительные и не окислительно-восстановительные.
Окислительно-восстановительными называют реакции, сопровождающиеся изменением степеней окисления химических элементов, входящих в состав реагентов:
Не окислительно-восстановительными называют реакции, в которых степень окисления химических элементов, входящих в состав реагентов, не изменяется.
Окислительно-восстановительные реакции разделяют на следующие основные типы: реакции межмолекулярного окисления-восстановления, реакции внутримолекулярного окисления-восстановления, реакции диспропорционирования и реакции конмутации.
Реакциями межмолекулярного окисления-восстановления называют реакции, в которых обмен электронами происходит между различными атомами, молекулами или ионами, например:
(сера — окислитель, магний — восстановитель).
(бром — окислитель, водород — восстановитель).
(окислитель — азотистая кислота, восстановитель — сероводород).
Таким образом, атом-окислитель и атом-восстановитель в данных реакциях принадлежат разным веществам.
Реакциями внутримолекулярного окисления-восстановления называют реакции, в которых атом-окислитель и атом-восстановитель входят в состав одной и той же молекулы.
(окислитель — атом хлора в степени окисления +5, восстановитель — атом кислорода в степени окисления –2).
(окислитель — атом хрома в степени окисления +6, восстановитель — атом азота в степени окисления –3).
(окислители — атомы серебра в степени окисления +1 и азота в степени окисления +5, восстановитель — атом кислорода в степени окисления –2).
Реакциями диспропорционирования называют реакции, в которых молекулы или ионы одного и того же вещества реагируют друг с другом как окислитель и восстановитель. При этом содержащиеся в данном соединении атомы с переменной промежуточной степенью окисления переходят один в высшую, другой — в низшую степень окисления, например:
Реакциями конмутации называют реакции окисления-восстановления, в результате которых происходит выравнивание степеней окисления атомов одного и того же элемента, например:
(окислитель — атом азота в степени окисления +5, восстановитель — атом азота в степени окислителя –3).
(окислитель — атом азота в степени окисления +3, восстановитель — атом азота в степени окислителя –3).
По тепловому эффекту, сопровождающему химические реакции, их разделяют на экзотермические и эндотермические.
Экзотермическими называют химические реакции, идущие с выделением теплоты. Условное обозначение изменения энтальпии ΔH, а теплового эффекта реакции Q. Для экзотермических реакций Q > 0, а ΔH < 0.
Эндотермическими называют химические реакции, идущие с поглощением теплоты. Для эндотермических реакций Q < 0, а ΔH > 0.
В соответствии с агрегатным состоянием реагентов различают гомогенные и гетерогенные химические реакции.
Гомогенными называют реакции, протекающие в однородной среде.
Гетерогенными называют реакции, протекающие в неоднородной среде, на поверхности соприкосновения реагирующих веществ, находящихся в разных фазах, например твёрдой и газообразной, жидкой и газообразной, в двух несмешивающихся жидкостях.
Тренировочные задания
1. Реакция 3CaО + P2O5 = Ca3(PO4)2 относится к реакциям
1) разложения
2) соединения
3) обмена
4) замещения
2. Реакция Na2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4 + 2NaOH относится к реакциям
1) разложения
2) соединения
3) обмена
4) замещения
3. Реакция H2SO4 + Fe = FeSO4 + H2 относится к реакциям
1) разложения
2) соединения
3) обмена
4) замещения
4. Реакция CaCO3 = CaO + CO2 относится к реакциям
1) разложения
2) соединения
3) обмена
4) замещения
5. Реакция разложения описана уравнением
1) Cu(OH)2 = CuO + H2O
2) BaO + H2O = Ba(OH)2
3) Na2SO4 + BaCl2 = ZnCl2 + BaSO4
4) FeO + H2 = Fe + H2O
6. Реакция соединения описана уравнением
1) Br2 + H2 = 2HBr
2) H2SO4+ 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O
3) ZnS + 2HCl = ZnCl2 + H2S
4) HI + NaOH = NaI + H2O
7. К каталитическим процессам относят реакцию между
1) калием и водой
2) серой и хлором
3) азотом и литием
4) азотом и водородом
8. К экзотермическим реакциям относится взаимодействие
1) азота с кислородом
2) углерода с углекислым газом
3) воды с углеродом
4) углерода с кислородом
9. К окислительно-восстановительным реакциям не относится взаимодействие
1) натрия и хлора
2) брома и водорода
3) гидроксида калия и уксусной кислоты
4) кальция и уксусной кислоты
10. К реакциям замещения относится взаимодействие
1) серной кислоты и гидроксида натрия
2) серной кислоты и железа
3) серной кислоты и оксида натрия
4) серной кислоты и хлорида бария
11. К экзотермическим реакциям относится
1) взаимодействие соляной кислоты и гидроксида калия
2) взаимодействие азота и кислорода
3) гидролиз сульфата меди
4) разложение карбоната натрия
12. К эндотермическим реакциям относится
1) взаимодействие азота и кислорода
2) взаимодействие азотной кислоты и гидроксида лития
3) взаимодействие кислорода и водорода
4) взаимодействие воды и оксида калия
13. К окислительно-восстановительным реакциям не относится взаимодействие
1) натрия и брома
2) натрия и кислорода
3) оксида калия и воды
4) натрия и уксусной кислоты
14. Взаимодействие брома с гидроксидом калия относится к реакциям
1) нейтрализации
2) межмолекулярного окисления-восстановления
3) диспропорционирования
4) обмена
15. Взаимодействие азота и кислорода относится к реакциям
1) соединения, эндотермическим
2) соединения, экзотермическим
3) разложения, эндотермическим
4) обмена, экзотермическим
16. К эндотермическим реакциям относится взаимодействие
1) азота и лития
2) азота и кислорода
3) кислорода и кальция
4) углерода и кислорода
17. Взаимодействие оксида кальция и воды относится к реакциям
1) каталитическим, экзотермическим
2) разложения, эндотермическим
3) соединения, экзотермическим
4) обмена, эндотермическим
18. К каталитическим экзотермическим реакциям относится
1) получение фосфорной кислоты из оксида фосфора (V) и воды
2) разложение карбоната кальция
3) синтез аммиака из простых веществ
4) получение соляной кислоты из хлора и водорода
19. При нагревании нитрата серебра происходит реакция
1) соединения
2) разложения
3) замещения
4) обмена
20. Реакция, протекающая по схеме: CaCO3 = CaO + CO2 − Q, является реакцией
1) экзотермического разложения
2) разложения
3) замещения
4) эндотермического разложения
Ответы
Химическая реакция — это
превращение одних веществ (реагентов) в другие, отличающиеся по химическому
составу или строению (продукты реакции).ПРИЗНАКИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Химическое превращение от физического всегда можно отличить по наличию
одного или нескольких признаков:·
изменение цвета;·
выпадение осадка;·
выделение газа;·
образование слабодиссоциированных веществ (например, воды);·
выделение энергии (тепловой или световой).ТИПЫ КЛАССИФИКАЦИЙ
ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙСуществует несколько подходов к классификации химических реакций, основные
из них представлены на схеме ниже.
Рассмотрим их подробнее.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПО
ЧИСЛУ И СОСТАВУ РЕАГИРУЮЩИХ И ОБРАЗУЮЩИХСЯ ВЕЩЕСТВ
Например:
CaO+CO2=CaCO3
CaCO3=CaO+CO2
Первая реакция является реакцией соединения (иногда говорят присоединения),
поскольку из двух веществ получается одно. Во второй реакции, наоборот, из
одного вещества получается два и это реакция разложения.В реакциях замещения простое вещество замещает один из элементов
в сложном веществе, в результате чего получается новое просто
вещество и новое сложное вещество. Например:2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3
В реакциях обмена два сложных вещества обмениваются своими составными
частями и образуется два новых сложных вещества:2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O
КЛАССИФИКАЦИЯ ПО
ИЗМЕНЕНИЮ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯОкислительно-восстановительные реакции
(ОВР) — реакции, протекающие с изменением степеней окисления элемента(ов).
В любой окислительно-восстановительной реакции (ОВР) всегда должен быть как
минимум один элемент, повышающий степень окисления (восстановитель), и другой — понижающий степень окисления (окислитель).Если элемент-окислитель и элемент-восстановитель входят в состав разных
молекул, то такая ОВР называется межмолекулярной.Если же эти элементы входят в состав одной молекулы, такие реакции
называются внутримолекулярными ОВР.Например:
6KOH(конц.)+3Cl2=KClO3+5KCl+3H2O
Cl02+1⋅2e¯→2Cl− | 5 окислитель, процесс восстановление
Cl02−5⋅2e¯→2Cl+5 | 1 восстановитель,
процесс окислениеВ этой реакции хлор простое вещество одновременно и окислился (до KClO3) и восстановился (до KCl). Такие реакции
называются реакциями диспропорционирования.Окислительно-восстановительные реакции, в которых один и тот же элемент
одновременно и повышает, и понижает степень окисления, называются реакции диспропорционирования.Противоположны этим реакциям реакции — реакции
конпропорционирования:SO2+2H2S=S+2H2O
S+4+4e¯→S0 | 1 окислитель, процесс восстановление
S−2−2e¯→S0 | 2 восстановитель, процесс окисление
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Окислительно-восстановительные реакции, в которых один и тот же элемент
одновременно и окисляется, и восстанавливается до одной степени окисления,
называются реакции конпропорционирования.Более подробно тема ОВР рассмотрена в темах «ОВР в органической химии» . «Окислительно-восстановительные реакции»
КЛАССИФИКАЦИЯ ПО
ТЕПЛОВОМУ ЭФФЕКТУТепловой эффект реакции — ΔH — теплота, поглощаемая или выделяемая системой в ходе
химической реакции.Вспомним, что любая химическая реакция протекает с разрывом старых
химических связей и образованием новых. При этом изменяется электронное
состояние атомов, их взаиморасположение, а потому и внутренняя энергия
продуктов реакции отличается от внутренней энергии реагентов. Как вы знаете, в
образовании связи участвуют атомные орбитали. Для молекул с ковалентной связью
механизм образования химической связи объясняет метод валентных связей (ВС).
Основные принципы метода ВС рассматриваются в теме «Виды, характеристики и механизмы образования химической
связи». Наиболее полно особенности образования связывающих и разрыхляющих
орбиталей объясняет метод молекулярных орбиталей, как линейной комбинации
атомных орбиталей (МОЛКАО), изучающийся в специальном разделе химической
термодинамики и в квантовой химии. Рассмотрим два принципиально
возможных варианта перераспределения энергии при протекании химической реакции:1. Е реагентов > Е продуктов. Благодаря
«выигрышу» в энергии атомы соединяются и образуют
молекулы. Исходя из закона сохранения энергии, в результате такой реакции
избыточная энергия выделяется в окружающую среду, чаще всего в виде тепла или
света.2. Е реагентов < Е
продуктов. В этом случае для протекания реакции необходима дополнительная энергия,
которая может быть получена извне в виде дополнительного нагревания,
УФ-облучения или в других формах. При этом температура реагирующей системы
должна понижаться за счет поглощения энергии.Экзотермические реакции — реакции,
протекающие с выделением тепла (+Q)Самые типичные экзотермические реакции — это реакции горения. Иногда
энергетический «выигрыш» настолько велик, что происходит выделение и
тепловой и световой энергии, что чаще всего принято называть взрывом. Например,
горение метана в атмосфере воздуха.В случае, если на образование новых химических связей требуется энергия
большая, чем выделилась при разрыве старых связей, то системе требуется
дополнительная подача тепла.Эндотермические реакции — реакции,
протекающие с поглощением тепла (-Q)
Термохимические уравнения — уравнения
химических реакций с указанием теплового эффекта реакции.Подробнее термохимические уравнения будут рассмотрены в соответствующем
разделе.КЛАССИФИКАЦИЯ ПО
АГРЕГАТНОМУ СОСТОЯНИЮ РЕАГЕНТОВНапомним, что существует четыре агрегатных состояния вещества: газ,
жидкость, твердое и плазма (последнее встречается крайне редко).Реакции, протекающие в одной фазе называются гомогенными, например реакция между двумя растворами или между двумя газами. Реакции,
протекающие на границе раздела фаз, называются гетерогенными.Граница раздела фаз присутствует в системе, образованной, например,
жидкостью и твердым телом (металл и кислота), твердым телом и газом
(гетерогенный катализ), двумя несмешивающимися жидкостями (масло и вода). Чаще
всего химические реакции являются гетерогенными.Агрегатное состояние вещества обычно обозначается буквами русского алфавита
нижним индексом в скобках : (г) — газ, (ж) — жидкость, (т) — твердое.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПО
НАЛИЧИЮ КАТАЛИЗАТОРАКатализатор — вещество,
которое ускоряет скорость химической реакции, но само при этом не расходуется.Ингибитор — вещество, замедляющее или предотвращающее протекание химической реакции.
Следует понимать, что катализатор участвует в реакции и претерпевает ряд
изменений (каталитический цикл), превращается в промежуточные соединения,
которые разрушаются к концу каталитического цикла, превращаясь в исходный
катализатор. Поэтому иногда в учебниках встречается формулировка:
«катализатор в реакции не расходуется».Природные катализаторы — ферменты, способны в мягких
условиях (например, t тела человека равна 36,6 градуса) способствовать тому,
что биохимические процессы в организме протекают с эффективностью, близкой к
100%, в то время, как выход промышленных химических процессов редко составляет
более 50%.Ингибиторы используются в быту и в промышленности для подавления протекания
нежелательных процессов: старения полимеров, окисления топлива и смазочных
масел, пищевых жиров и др. Например, ортофосфорная кислота замедляет
процессы окисления железа (коррозию), поэтому ее используют для предотвращения
ржавления. Часто ингибиторы используются в медицине, в лекарственных
препаратах, например ингибиторы образования ферментов и др.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПО
НАПРАВЛЕНИЮ ПРОТЕКАНИЯ РЕАКЦИИРеакции, которые при заданных условиях протекают как в прямом, так и в
обратном направлении, называют обратимыми.
При записи таких реакций вместо знака равенства используют противоположно
направленные стрелки: «↔». В этом случае может наступить состояние равновесия. Это означает, что
скорость прямого процесса становится равной скорости обратного процесса. С
точки зрения получения конечных продуктов — обратимость реакции является
негативным явлением, поэтому часто в промышленных химических процессах
приходится смещать химическое равновесие различными способами. Способы смещения
химического равнвесия подробно рассматриваются в теме: «Химическое
равновесие».Обратимые реакции очень распространены в химии. К ним
относятся диссоциация воды и слабых кислот, гидролиз некоторых
солей, реакции водорода с бромом, иодом и азотом, многие промышленно важные
реакции, такие как:2SO2(г)+O2(г)=2SO3(г)
CO(г)+2H2(г)=CH3OH(г)
2CH4(г)=C2H2(г)+3H2(г)
C2H4(г)+H2O(г)=C2H5OH(г)
C(тв)+H2O(г)=CO(г)+H2(г)
CH4(г)+H2O(г)=CO(г)+3H2(г).