Сè за неорганската хемија. Класификација на хемиски реакции

Оксиди

Оксид(оксид, оксид) - бинарно соединение на хемиски елемент со кислород во состојба на оксидација −2, во кое самиот кислород е поврзан само со помалку електронегативниот елемент. Хемискиот елемент кислород е втор по електронегативност по флуорот, затоа скоро сите соединенија на хемиските елементи со кислород се класифицирани како оксиди. Исклучоците вклучуваат, на пример, кислород дифлуорид ОД 2.

Оксидите се многу чест тип на соединенија кои се наоѓаат во земјината кораи воопшто во Универзумот. Примери за такви соединенија се 'рѓа, вода, песок, јаглерод диоксид и голем број бои.

Оксидите се класа на минерали кои се соединенија на метал со кислород.

Соединенијата кои содржат атоми на кислород поврзани заедно се нарекуваат пероксиди (пероксиди; содржат −O−O− синџир), супероксиди (содржат О−2 групата) и озониди (содржат О−3 група). Тие не се класифицирани како оксиди.

Класификација

Во зависност од хемиските својства, тие се разликуваат:

Оксиди што формираат сол:

базни оксиди (на пример, натриум оксид Na 2 O, бакар оксид (II) CuO): метални оксиди чија оксидациска состојба е I-II;

киселински оксиди (на пример, сулфур оксид(VI) SO 3, азотен оксид(IV) NO 2): метални оксиди со состојба на оксидација V-VII и неметални оксиди;

амфотерни оксиди (на пример, цинк оксид ZnO, алуминиум оксид Al 2 O 3): метални оксиди со состојба на оксидација III-IV и исклучување (ZnO, BeO, SnO, PbO);

Оксиди кои не формираат сол: јаглерод моноксид (II) CO, азотен оксид (I) N 2 O, азотен оксид (II) NO.

Номенклатура

Според номенклатурата на IUPAC, оксидите се нарекуваат „оксид“ проследено со името на хемискиот елемент во генитив случај, на пример: Na 2 O - натриум оксид, Al 2 O 3 - алуминиум оксид. Ако некој елемент има променлива состојба на оксидација, тогаш името на оксидот ја означува неговата оксидациска состојба со римски број во загради веднаш по името (без празно место). На пример, Cu 2 O - бакар (I) оксид, CuO - бакар (II) оксид, FeO - железо (II) оксид, Fe 2 O 3 - железо (III) оксид, Cl 2 O 7 - хлор (VII) оксид .

Често се користат и други имиња за оксиди врз основа на бројот на атоми на кислород: ако оксидот содржи само еден атом на кислород, тогаш тој се нарекува моноксид или моноксид, ако два - диоксид или диоксид, ако три - тогаш триоксид или триоксид, итн. пример: јаглерод моноксид CO , јаглерод диоксид CO 2 , сулфур триоксид SO 3 .

Вообичаени се и историските (тривијални) имиња за оксидите, на пр. јаглерод моноксид CO, сулфурен анхидрид SO 3, итн.

ВО почетокот на XIXСо векови и порано, огноотпорните, практично нерастворливи оксиди во вода, хемичарите ги нарекувале „земји“.

Оксидите со пониски состојби на оксидација (субоксиди) понекогаш се нарекуваат оксид (англиски аналог - протооксид) и субоксид (на пример, јаглерод моноксид (II), CO - јаглерод моноксид; тријаглерод диоксид, C 3 O 2 - јаглерод субоксид; оксид азот (I ), N 2 O - азотен оксид; бакар оксид (I), Cu 2 O - бакар оксид). Повисоките состојби на оксидација (железо(III) оксид, Fe2O3) се нарекуваат оксид во согласност со оваа номенклатура, а сложените оксиди се нарекуваат оксид-оксид (Fe 3 O 4 = FeO Fe 2 O 3 - железо оксид-оксид, ураниум (VI) оксид) -диураниум(V), U 3 O 8 - ураниум оксид). Оваа номенклатура, сепак, не е конзистентна, така што таквите имиња треба да се сметаат за повеќе традиционални.

Хемиски својства

Основни оксиди

1. Основен оксид + силна киселина → сол + вода

2. Силен основен оксид + вода → алкали

3. Силно основен оксид + кисел оксид → сол

4. Основен оксид + водород → метал + вода

Забелешка: металот е помалку реактивен од алуминиумот.

Кисели оксиди

1. Киселински оксид + вода → киселина

Некои оксиди, на пример SiO 2, не реагираат со вода, па нивните киселини се добиваат индиректно.

2. Киселински оксид + основен оксид → сол

3. Киселински оксид + база → сол + вода

Ако киселинскиот оксид е анхидрид на полибазна киселина, можно е формирање на киселински или средни соли:

4. Неиспарлив оксид + сол1 → сол2 + испарлив оксид

5. Киселински анхидрид 1 + безводна киселина што содржи кислород 2 → Киселински анхидрид 2 + безводна киселина што содржи кислород 1

Амфотериски оксиди

Кога се во интеракција со силна киселина или кисел оксид, тие ги покажуваат следните основни својства:

Кога се во интеракција со силна база или основен оксид, тие покажуваат киселински својства:

(В воден раствор)

(кога е споен)

Потврда

1. Интеракција на едноставни материи (со исклучок на инертни гасови, злато и платина) со кислород:

Кога алкалните метали (освен литиум), како и стронциумот и бариумот согоруваат во кислород, се формираат пероксиди и супероксиди:

2. Печење или согорување на бинарни соединенија во кислород:

3. Термичко распаѓање на соли:

4. Термичко разложување на бази или киселини:

5. Оксидација на пониските оксиди во повисоки и редукција на повисоките во пониски:

6. Интеракција на некои метали со вода при високи температури:

7. Интеракција на соли со киселински оксиди при согорување на кокс со ослободување на испарлив оксид:

8. Интеракција на метали со оксидирачки киселини:

9. Кога супстанциите што ја отстрануваат водата делуваат на киселини и соли:

10. Интеракција на соли на слаби нестабилни киселини со посилни киселини:

Соли

Соли- класа на хемиски соединенија која се состои од катјони и анјони.

Металните катјони и ониумските катјони можат да дејствуваат како катјони во солите

(амониум, фосфон, катјони на хидрониум и нивни органски деривати),

комплексни катјони итн., како анјони - анјони на киселинскиот остаток на различни Бронстед киселини - и неоргански и органски, вклучувајќи карбаниони, сложени анјони итн.

Видови соли

UDC 546 (075) BBK 24.1 I 7 0-75

Составено од: Клименко Б.И. кандидат. техн. науки, вонреден професор Володчшнко А Н., д-р. техн. науки, вонреден професор Павленко В.И., доктор по инженерство. науки, проф.

Рецензент Гикунова И.В., д -р. техн. науки, вонреден професор

Основи на неорганска хемија: Насоки за студенти 0-75 редовно образование. - Белгород: Издавачка куќа БелГТАСМ, 2001. - 54 стр.

ВО Методолошки упатствадетално, земајќи ги предвид главните делови општа хемија, се разгледуваат својствата на најважните класи на неоргански материи.Овој труд содржи генерализации, дијаграми, табели, примери, кои ќе овозможат подобра асимилација на обемниот фактички материјал. Посебно вниманиеИ во теоретскиот и во практичниот дел е посветена врската помеѓу неорганската хемија и основните поими на општата хемија.

Книгата е наменета за студенти од прва година од сите специјалности.

UDC 546 (075) BBK 24.1 I 7

© Државна технолошка академија на Белгород Градежни Материјали(БелГТАСМ), 2001 година

ВОВЕД

Познавањето на основите на секоја наука и проблемите со кои се соочува е минимумот што секој човек треба да го знае за слободно да се движи низ светот околу себе. Важна улогаПриродната наука игра улога во овој процес. Природните науки е збир на науки за природата. Сите науки се поделени на егзактни (природни) и фини (хуманистички). Првите ги проучуваат законите на развојот на материјалниот свет, вторите - законите на развој и манифестација на човечкиот ум. Во презентираното дело ќе се запознаеме со основите на една од природните науки 7 неорганска хемија. Успешното проучување на неорганската хемија е можно само ако го знаете составот и својствата на главните класи на неоргански соединенија. Знаејќи ги карактеристиките на класите на соединенија, можно е да се карактеризираат својствата на нивните индивидуални претставници.

Кога студирате која било наука, вклучително и хемијата, секогаш се поставува прашањето: од каде да започнете? Од проучувањето на фактичкиот материјал: описи на својствата на соединенијата, укажувања на условите за нивното постоење, наведување на реакциите во кои влегуваат; Врз основа на тоа, се изведуваат закони кои го регулираат однесувањето на супстанциите или, обратно, прво се даваат закони, а потоа врз основа на нив се разговара за својствата на супстанциите. Во оваа книга ќе ги користиме двата методи на прикажување на фактички материјал.

1. Основни концепти на неорганска хемија

Што е предметот хемија, што студира оваа наука? Постојат неколку дефиниции за хемија.

Од една страна, хемијата е наука за супстанциите, нивните својства и трансформации. Од друга страна, хемијата е една од природните науки која ја проучува хемиската форма на движење на материјата. Хемиската форма на движење на материјата е процесите на асоцијација на атомите во молекули и дисоцијација на молекулите. Хемиската организација на материјата може да се претстави со следниот дијаграм (сл. 1).

Ориз. 1. Хемиска организација на материјата

Материјата е објективна реалност, дадена на некоја личноство неговите сензации, кој е копиран, фотографиран, прикажан од нашите сензации, кои постојат независно од нас. Материјата како објективна реалност постои во два облика: во форма на материја и во форма на поле.

Полето (гравитациони, електромагнетни, интрануклеарни сили) е форма на постоење на материја, која се карактеризира и се манифестира првенствено со енергија, а не со маса, иако ја има втората.Енергијата е квантитативна мерка за движење, изразувајќи ја способноста на материјалните предмети да се работи.

Маса (лат. massa - грутка, грутка, парче) - физичката количина, една од главните карактеристики на материјата, одредувајќи ги нејзините инерцијални и гравитациони својства.

Атомот е најниско нивохемиска организација на материјата.Атомот е најмалата честичка на елементот што ги задржува своите својства. Се состои од позитивно наелектризирано јадро и негативно наелектризирани електрони; Во принцип, атомот е електрично неутрален. хемиски елемент -Ова е тип на атом со ист нуклеарен полнеж. Познати се 109 елементи, од кои 90 постојат во природата.

Молекулата е најмалата честичка на супстанцијата која ги има хемиските својства на таа супстанција.

Бројот на хемиски елементи е ограничен, а нивните комбинации даваат сè

разновидност на супстанции.

Што е супстанција?

Во широка смисла, материјата е специфичен вид материја која има маса на мирување и се карактеризира во дадени услови со одредени физички и хемиски својства. Познати се околу 600 илјади неоргански материи и околу 5 милиони органски материи.

Во потесна смисла, супстанција е одреден збир на атомски и молекуларни честички, нивни соработници и агрегати, сместени во која било од трите состојби на агрегација.

Супстанцијата е сосема целосно дефинирана со три карактеристики: 1) зафаќа дел од просторот, 2) има маса за одмор;

3) изградена од елементарни честички.

Сите супстанции можат да се поделат на едноставни и сложени.

ментите формираат не една, туку неколку едноставни супстанции. Овој феномен се нарекува алотропија, а секоја од овие едноставни супстанции се нарекува алотропна модификација (модификација) на даден елемент. Алотропија е забележана во јаглерод, кислород, сулфур, фосфор и голем број други елементи. Така, графитот, дијамантот, карбинот и фулерените се алотропни модификации на хемискиот елемент јаглерод; црвен, бел, црн фосфор - алотропни модификации на хемискиот елемент фосфор. Познати се околу 400 едноставни супстанции.

Едноставна супстанција е форма на постоење на хемикалии

Елементи во слободна состојба

Едноставните материи се делат на метали и неметали. Дали хемискиот елемент е метал или неметал, може да се утврди со помош на периодниот систем на елементи од D.I. Менделеев. Пред да го направиме ова, да се потсетиме малку на структурата на периодниот систем.

1.1. Периодичен закон и периодичен систем на Д.И.Менделеев

Периодичен систем на елементи -ова е графички израз на периодичниот закон, откриен од Д.И. Менделеев на 18 февруари 1869 година. Периодниот закон звучи вака: својствата на едноставните супстанции, како и својствата на соединенијата, периодично зависат од полнењето на јадрото на атомите на елементот.

Постојат повеќе од 400 опции за прикажување на периодичниот систем. Најчестите клеточни варијанти ( кратка верзија- 8-клеточни и долги варијанти - 18- и 32-ќелии). Краткопериодниот периодичен систем се состои од 7 периоди и 8 групи.

Елементите кои имаат слична структура на надворешното енергетско ниво се комбинираат во групи. Постојат главни (А) и секундарни (Б)

групи. Главните групи се s- и p-елементи, а секундарните групи се d-елементи.

Период е последователна серија на елементи во чии атоми се исполнети ист број електронски слоеви со исто енергетско ниво. Разликата во редоследот на пополнување на електронските слоеви ја објаснува причината за различните должини на периодите. Во овој поглед, периодите содржат различен број на елементи: 1-ви период - 2 елементи; 2-ри и 3-ти периоди - по 8 елементи; 4-ти и 5-ти

периоди - по 18 елементи и 6-ти период - 32 елементи.

Елементите од мали периоди (2-ри и 3-ти) се класифицирани во подгрупа на типични елементи. Бидејќи елементите yd- и / се полни со 2-ри и 3-ти надворешен elgk-

локус на нивните атоми, а со тоа, поголема способност да се прикачат електрони (оксидирачка способност) пренесени високи вредностинивната електронегативност. Елементите со неметални својства го заземаат горниот десен агол периодниот систем

Д.И. Менделеев. Неметалите можат да бидат гасовити (F2, O2, CI2), цврсти (B, C, Si, S) и течни (Br2).

Елементот водород зафаќа посебно местово периодични си

систем и нема хемиски аналози. Водородот покажува металик

и неметални својства, а со тоа и во периодниот систем тоа

сместени истовремено во групата IA и VIIA.

Поради големата разновидност на хемиски својства, тие се разликуваат од

точност. Иако има и кршливи метали (цинк, антимон, бизмут). Металите, по правило, покажуваат редуцирачки својства.

Комплексни супстанции(хемиски соединенија) се супстанции чии молекули се формирани од атоми на различни хемиски елементи (хетероатомски или хетеронуклеарни молекули). На пример, C 02, CON. Познати се повеќе од 10 милиони комплексни супстанции.

Највисоката форма на хемиска организација на материјата се соработниците и агрегатите. Соработниците се комбинации на едноставни молекули или јони во посложени супстанции кои не предизвикуваат промени во хемиската природа. Асоцијациите постојат главно во течни и гасовити состојби, а агрегати постојат во цврсти состојби.

Мешавините се системи кои се состојат од неколку рамномерно распоредени соединенија, меѓусебно поврзани со постојани соодноси и кои не се во интеракција едни со други.

1.2. Валентност и состојба на оксидација

Составувањето на емпириските формули и формирањето на имиња на хемиските соединенија се заснова на знаење и правилна употребаконцепти на оксидациона состојба и валентност.

Состојба на оксидација- ова е условното полнење на елементот во соединението, пресметано од претпоставката дека соединението се состои од јони. Оваа вредност е условна, формална, бидејќи практично нема чисто јонски соединенија. Состојбата на оксидација во апсолутна вредност може да биде цел број или дробен број; а полнежот може да биде позитивен, негативен и еднаква на нулаголемина.

Валентноста е количина одредена од бројот на неспарени електрони на надворешното енергетско ниво или бројот на слободни атомски орбитали способни да учествуваат во формирањето на хемиски врски.

Некои правила за одредување на оксидационите состојби на хемиските елементи

1. Состојбата на оксидација на хемиски елемент во едноставна супстанција

е еднакво на 0.

2. Збирот на оксидационите состојби на атомите во молекулата (јон) е 0

(јонско полнење).

3. Елементите од групите I-III A имаат позитивна оксидациска состојба што одговара на бројот на групата во која се наоѓа елементот.

4. Елементи од групите IV -V IIA, освен позитивната оксидациска состојба што одговара на бројот на групата; И негативен степеноксидација што одговара на разликата помеѓу бројот на групата и бројот8, имаат средна оксидациска состојба еднаква на разликата помеѓу бројот на групата и бројот 2 (Табела 1).

Табела 1

Состојби на оксидација на елементите IV -V Подгрупи IIA

5. Состојбата на оксидација на водородот е +1 ако соединението содржи најмалку еден неметал; - 1 во соединенија со метали (хидриди); 0 во H2.

Хидриди на некои елементи

6. Состојбата на оксидација на кислородот, по правило, е -2, со исклучок на пероксиди (-1), супероксиди (-1/2), озониди (-1/3), озон (+4), кислород флуорид (+ 2).

7. Оксидационата состојба на флуорот во сите соединенија освен F2> е -1. Во соединенија со флуор се реализираат повисоки формиоксидација на многу хемиски елементи (BiF5, SF6, IF?, OsFg).

8 . Во периоди, орбиталните радиуси на атомите се намалуваат со зголемување на серискиот број, а енергијата на јонизација се зголемува. Во исто време, зајакнати се киселинските и оксидирачките својства; повисоко сте

Казните за оксидација на елементите стануваат помалку стабилни.

9. Елементите на непарните групи на периодниот систем се карактеризираат со непарни степени, а елементите на парните групи се карактеризираат со парни степени

оксидација.

10. Во главните подгрупи со зголемување сериски бројелемент, атомските големини генерално се зголемуваат, а енергијата на јонизација се намалува. Соодветно на тоа, основните својства се зајакнати, а оксидирачките својства се ослабени. Во подгрупите на ^-елементи со зголемен атомски број, учеството на ^-електрони во формирањето на врските

> w h o w J 3 w »

Сл. 2. Шема на најважните класи на неоргански материи

Хемија- наука за супстанциите, законите на нивните трансформации (физички и хемиски својства) и примена.

Во моментов се познати повеќе од 100 илјади неоргански и повеќе од 4 милиони органски соединенија.

Хемиски феномени: некои супстанции се трансформираат во други кои се разликуваат од првобитните по состав и својства, додека составот на атомските јадра не се менува.

Физички појави: варира физичка состојбасупстанции (испарување, топење, електрична спроводливост, зрачење на топлина и светлина, податливост итн.) или нови супстанции се формираат со промена на составот на атомските јадра.

Атомско-молекуларна наука.

1. Сите супстанции се составени од молекули.

Молекула - најмалата честичка на супстанција која има свои хемиски својства.

2. Молекулите се составени од атоми.

Атом - најмалата честичка на хемиски елемент што го задржува сето тоа Хемиски својства. Различни елементи имаат различни атоми.

3. Молекулите и атомите се во континуирано движење; меѓу нив има сили на привлекување и одбивност.

Хемиски елемент - ова е тип на атоми кои се карактеризираат со одредени нуклеарни полнежи и структура на електронски обвивки. Во моментов, познати се 118 елементи: 89 од нив се наоѓаат во природата (на Земјата), а останатите се добиени вештачки. Атомите постојат во слободна состојба, во соединенија со атоми на исти или други елементи, формирајќи молекули. Способноста на атомите да комуницираат со други атоми и да формираат хемиски соединенија се одредува според неговата структура. Атомите се состојат од позитивно наелектризирано јадро и негативно наелектризирани електрони кои се движат околу него, формирајќи електрично неутрален систем кој ги почитува законите карактеристични за микросистемите.

Атомско јадро - централниот дел на атомот, кој се состои одЗпротоните и Н неутрони, во кои е концентриран најголемиот дел од атомите.

Основно полнење - позитивен, еднаков по вредност на бројот на протони во јадрото или електрони во неутрален атом и се совпаѓа со атомскиот број на елементот во периодниот систем.

Збирот на протоните и неутроните на атомското јадро се нарекува масен бројА = Z+ N.

Изотопи - хемиски елементи со идентични нуклеарни полнежи, но различен масен број поради различниот број на неутрони во јадрото.

Хемиска формула - ова е конвенционална нотација на составот на супстанцијата со помош на хемиски симболи (предложени во 1814 година од Ј. Берзелиус) и индекси (индексот е бројот на долниот десен дел од симболот. Го означува бројот на атоми во молекулата). Хемиска формулапокажува кои атоми од кои елементи и во каква врска се поврзани меѓу себе во една молекула.

Алотропија - феномен на образование хемиски елементнеколку едноставни супстанции кои се разликуваат по структура и својства. Едноставните супстанции - молекули, се состојат од атоми на истиот елемент.

Влажни супстанции - молекулите се состојат од атоми на различни хемиски елементи.

Константа на атомска маса еднакво на 1/12 од масата на изотопот 12В - главниот изотоп на природниот јаглерод.

m u = 1/12 m (12 C ) = 1 a.u.m = 1,66057 10 -24 g

Релативна атомска маса (А Р) - бездимензионална количина еднаква на односот на просечната маса на атом на елемент (земајќи ги предвид процентотизотопи во природата) до 1/12 од масата на атомот 12В.

Просечна апсолутна атомска маса (м) еднаква на релативната атомска маса помножена со аму.

Ar(Mg) = 24,312

m (Mg) = 24,312 1,66057 10 -24 = 4,037 10 -23 g

Релативна молекуларна тежина (М р) - бездимензионална величина што покажува колку пати масата на молекулата на дадена супстанција е поголема од 1/12 од масата на јаглеродниот атом 12В.

M g = m g / (1/12 m a (12 C))

m r - маса на молекула на дадена супстанција;

m a (12 C) - маса на јаглероден атом 12 C.

M g = S A g (д). Релативната молекуларна маса на супстанцијата е еднаква на збирот на релативната атомски масисите елементи земајќи ги предвид индексите.

Примери.

M g (B 2 O 3) = 2 A r (B) + 3 A r (O) = 2 11 + 3 16 = 70

M g (KAl(SO 4) 2) = 1 A r (K) + 1 A r (Al) + 1 2 A r (S) + 2 4 A r (O) =
= 1 39 + 1 27 + 1 2 32 + 2 4 16 = 258

Апсолутна молекуларна маса еднаква на релативната молекуларна маса помножена со аму. Бројот на атоми и молекули во обичните примероци на супстанции е многу голем, затоа, кога се карактеризира количината на супстанцијата, се користи посебна мерна единица - мол.

Количина на супстанција, мол . Подразбира одреден број на структурни елементи (молекули, атоми, јони). Назначенn , мерено во молови. Крт е количината на супстанција која содржи онолку честички колку што има атоми во 12 g јаглерод.

Бројот на Авогадро (Н А ). Бројот на честички во 1 мол од која било супстанција е ист и изнесува 6,02 10 23. (Константата на Авогадро има димензија - mol -1).

Пример.

Колку молекули има во 6,4 g сулфур?

Молекуларната тежина на сулфурот е 32 g/mol. Ја одредуваме количината на g/mol супстанција во 6,4 g сулфур:

n (s) = m(s)/M(s ) = 6,4 g / 32 g / mol = 0,2 mol

Да го одредиме бројот на структурни единици (молекули) користејќи ја константатаАвогадро Н А

N(s) = n (и)N A = 0,2 6,02 10 23 = 1,2 10 23

Моларна маса ја покажува масата на 1 мол супстанција (означенаМ).

M = m / n

Моларната маса на супстанцијата е еднаква на односот на масата на супстанцијата со соодветната количина на супстанцијата.

Моларната маса на супстанцијата нумерички е еднаква на нејзината релативна молекуларна маса, меѓутоа, првата количина има димензија g/mol, а втората е бездимензионална.

M = N A m (1 молекула) = N A M g 1 аму = (N A 1 amu) M g = M g

Ова значи дека ако масата на одредена молекула е, на пример, 80 amu. ( SO 3 ), тогаш масата на еден мол молекули е еднаква на 80 g. Константата на Авогадро е коефициент на пропорционалност кој обезбедува премин од молекуларни односи во моларни. Сите изјави во врска со молекулите остануваат валидни за молови (со замена, доколку е потребно, на amu со g). На пример, равенката на реакцијата: 2 Na + Cl 2 2 NaCl , значи дека два атоми на натриум реагираат со една молекула на хлор или, што е исто, два молови натриум реагираат со еден мол хлор.

Теми на кодификаторот за унифициран државен испит: Класификација на хемиски реакции во органската и неорганската хемија.

Хемиски реакции - ова е тип на интеракција на честички кога еден од хемиски супстанциисе добиваат други кои се разликуваат од нив по својствата и структурата. Супстанции кои внесетево реакција - реагенси. Супстанции кои се формираатза време на хемиска реакција - производи.

За време на хемиската реакција, хемиските врски се кршат и се формираат нови.

За време на хемиските реакции, атомите вклучени во реакцијата не се менуваат. Се менува само редоследот на поврзување на атомите во молекулите. Така, бројот на атоми на иста супстанција не се менува за време на хемиска реакција.

Хемиските реакции се класифицираат според различни знаци. Да ги разгледаме главните видови класификација на хемиски реакции.

Класификација според бројот и составот на супстанциите што реагираат

Врз основа на составот и бројот на супстанциите што реагираат, реакциите што се случуваат без промена на составот на супстанциите се поделени на реакции кои настануваат со промена на составот на супстанциите:

1. Реакции кои настануваат без промена на составот на супстанциите (А → Б)

На ваквите реакции во неорганската хемијаАлотропните транзиции на едноставни супстанции од една модификација во друга може да се припишат:

S ортохомбична → S моноклиника.

ВО органска хемијатаквите реакции вклучуваат реакции на изомеризација , кога од еден изомер под влијание на катализатор и надворешни факторисе добива различен (најчесто структурен изомер).

На пример, изомеризација на бутан до 2-метилпропан (изобутан):

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH(CH3)-CH3.

2. Реакции кои настануваат со промена на составот

• Сложените реакции (A + B + ... → Г)- ова се реакции во кои од две или повеќе супстанции се формира една нова сложена супстанција. ВО неорганска хемијаСложените реакции вклучуваат реакции на согорување на едноставни материи, интеракција на базичните оксиди со киселите итн. Во органската хемијатаквите реакции се нарекуваат реакции пристапувања Реакции на додавање — Тоа се реакции во кои на предметната органска молекула се додава друга молекула. Реакциите на додавање вклучуваат реакции хидрогенизација(интеракција со водород), хидратација(приклучок за вода), хидрохалогенација(додавање на водород халид), полимеризација(прицврстување на молекулите едни на други за да се формира долг синџир) итн.

На пример, хидратација:

CH 2 =CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH

• Реакции на распаѓање (А → B+C+…)- тоа се реакции при кои од една сложена молекула се формираат неколку помалку сложени или едноставни материи. Во овој случај, може да се формираат и едноставни и сложени супстанции.

На пример, при распаѓање хидроген пероксид:

2H2O2→ 2H 2 O + O 2 .

Во органската хемијаодделни реакции на распаѓање и реакции на елиминација . Реакции на елиминација — Тоа се реакции за време на кои атомите или атомските групи се одвојуваат од оригиналната молекула додека го одржуваат нејзиниот јаглероден скелет.

На пример, реакцијата на апстракција на водород (дехидрогенизација) од пропан:

C 3 H 8 → C 3 H 6 + H 2

Како по правило, името на таквите реакции го содржи префиксот „де“. Реакциите на распаѓање во органската хемија обично вклучуваат кршење на јаглероден синџир.

На пример, реакција пукање на бутан(разделување на поедноставни молекули со загревање или под влијание на катализатор):

C 4 H 10 → C 2 H 4 + C 2 H 6

• Реакции на замена - тоа се реакции при кои атомите или групите на атоми на една супстанција се заменуваат со атоми или групи на атоми на друга супстанција. Во неорганската хемија Овие реакции се јавуваат според следнава шема:

AB + C = AC + B.

На пример, поактивна халогениги поместува помалку активните од соединенијата. Интеракција калиум јодидСо хлор:

2KI + Cl 2 → 2KCl + I 2.

Може да се заменат и поединечни атоми и молекули.

На пример, при фузија помалку испарливи оксидисе туркаат надвор поиспарливиод соли. Да, неиспарливи силициум оксидго поместува јаглерод моноксидот од натриум карбонаткога се споени:

Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2

ВО органска хемија Реакциите на супституција се реакции во кои дел од органска молекула заменет на други честички. Во овој случај, супституираната честичка, по правило, се комбинира со дел од молекулата на супституентот.

На пример, реакција метан хлорирање:

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

Во однос на бројот на честички и составот на производите на интеракција, оваа реакција е повеќе слична на реакција на размена. Сепак, по механизамтаквата реакција е реакција на замена.

• Размена на реакции - ова се реакции при кои две сложени супстанции ги разменуваат своите составни делови:

AB + CD = AC + BD

Реакциите на размена вклучуваат реакции на јонска размена, тече во раствори; реакции кои ги илустрираат киселинско-базните својства на супстанциите и други.

Примерразмена на реакции во неорганската хемија - неутрализација на хлороводородна киселинаалкали:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

Примерразмена на реакции во органската хемија - алкална хидролиза на хлороетан:

CH 3 -CH 2 -Cl + KOH = CH 3 -CH 2 -OH + KCl

Класификација на хемиските реакции според промените во оксидационата состојба на елементите што формираат супстанции

Со промена на оксидационата состојба на елементитехемиските реакции се делат на редокс реакции, и реакциите се во тек без промена на оксидациските состојбихемиски елементи.

• Редокс реакции (ORR) се реакции при кои оксидациски состојбисупстанции промена. Во овој случај се случува размена електрони.

ВО неорганска хемија Таквите реакции обично вклучуваат реакции на распаѓање, супституција, комбинација и сите реакции кои вклучуваат едноставни супстанции. За да се изедначи ORR, се користи методот електронски биланс (бројот на дадените електрони мора да биде еднаков на примениот број) или метод на електрон-јонска рамнотежа.

ВО органска хемија одделни реакции на оксидација и редукција, во зависност од тоа што се случува со органската молекула.

Реакции на оксидација во органската хемијасе реакции при кои се намалува бројот на атоми на водородили се зголемува бројот на атоми на кислород во оригиналната органска молекула.

На пример, оксидација на етанол под дејство на бакар оксид:

CH 3 -CH 2 -OH + CuO → CH 3 -CH=O + H 2 O + Cu

Реакции на закрепнување во органската хемија тоа се реакции при кои се зголемува бројот на атоми на водородили се намалува бројот на атоми на кислородво органска молекула.

На пример, закрепнување ацеталдехид водород:

CH 3 -CH=O + H 2 → CH 3 -CH 2 -OH

• Протолитички и метаболички реакции - Тоа се реакции при кои не се менуваат оксидационите состојби на атомите.

На пример, неутрализација сода бикарбона азотна киселина:

NaOH + HNO 3 = H 2 O + NaNO 3

Класификација на реакции по термички ефект

Според термичкиот ефект, реакциите се делат на егзотермичниИ ендотермичен.

Егзотермични реакции - ова се реакции придружени со ослободување на енергија во форма на топлина (+ П). Таквите реакции ги вклучуваат речиси сите реакции на соединенија.

Исклучоци- реакција азотСо кислородсо образование азотен оксид (II) - ендотермичен:

N 2 + O 2 = 2 NO - П

Гасна реакција водородсо тешко јодИсто така ендотермичен:

H 2 + I 2 = 2HI - П

Егзотермичките реакции кои произведуваат светлина се нарекуваат реакции согорување.

На пример, согорување на метан:

CH 4 + O 2 = CO 2 + H 2 O

Исто така егзотермичнисе:

Ендотермични реакции се реакции придружени со апсорпција на енергијаво форма на топлина ( - П ). Како по правило, повеќето реакции се случуваат со апсорпција на топлина распаѓање(реакции кои бараат продолжено загревање).

На пример, распаѓање варовник:

CaCO 3 → CaO + CO 2 - П

Исто така ендотермиченсе:

• реакции на хидролиза;
• реакции кои се јавуваат само при загревање;
• реакции кои се јавуваат самона многу високи температури или под влијание на електрично празнење.

На пример, конверзија на кислород во озон:

3O 2 = 2O 3 - П

ВО органска хемија Со апсорпција на топлина се јавуваат реакции на распаѓање. На пример, пукање пентан:

C 5 H 12 → C 3 H 6 + C 2 H 6 - П.

Класификација на хемиските реакции според состојбата на агрегација на супстанциите што реагираат (според фазен состав)

Супстанциите можат да постојат во три главни форми состојби на агрегација — тешко, течностИ гасовити. По фазна состојбасподелувајте реакции хомогенаИ хетерогени.

• Хомогени реакции - тоа се реакции во кои се реактантите и производите во една фаза, а судирот на честичките кои реагираат се случува низ целиот волумен на реакционата смеса. Хомогените реакции вклучуваат интеракции течност-течностИ гас-гас.

На пример, оксидација сулфур диоксид:

2SO 2 (g) + O 2 (g) = 2SO 3 (g)

• Хетерогени реакции - тоа се реакции во кои се реактантите и производите В различни фази . Во овој случај, се случува само судир на честички кои реагираат на границата на фазен контакт. Таквите реакции вклучуваат интеракции гас-течност, гас-цврста, цврста-цврста и цврста-течна.

На пример, интеракција јаглерод диоксид И калциум хидроксид:

CO 2 (g) + Ca (OH) 2 (раствор) = CaCO 3 (tv) + H 2 O

За да се класифицираат реакциите по фазна состојба, корисно е да може да се одреди фазни состојби на супстанциите. Ова е прилично лесно да се направи со користење на знаење за структурата на материјата, особено за.

Супстанции со јонски, атомскиили метална кристална решетка, обично тешкона нормални услови; супстанции со молекуларна решетка, обично, течностиили гасовиво нормални услови.

Имајте предвид дека кога се загреваат или ладат, супстанциите може да се менуваат од една фаза во друга. Во овој случај, неопходно е да се фокусираме на условите за одредена реакција и физички својствасупстанции.

На пример, примање синтеза гассе јавува на многу високи температури на кои вода - пареа:

CH 4 (g) + H2O (g) = CO (g) + 3H 2 (g)

Така, реформи на пареа метанот — хомогена реакција.

Класификација на хемиските реакции според учеството на катализатор

Катализатор е супстанца која ја забрзува реакцијата, но не е дел од производите на реакцијата. Катализаторот учествува во реакцијата, но практично не се троши за време на реакцијата. Конвенционално, дијаграмот на дејството на катализаторот ДОкога супстанциите комуницираат А+Бможе да се прикаже на следниов начин: A + K = AK; АК + Б = АБ + К.

Во зависност од присуството на катализатор, се разликуваат каталитички и некаталитички реакции.

• Каталитички реакции - тоа се реакции кои се јавуваат со учество на катализатори. На пример, распаѓање на Бертоле сол: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
• Не-каталитички реакции - Тоа се реакции кои се случуваат без учество на катализатор. На пример, согорување на етан: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.

Сите реакции што се случуваат во клетките на живите организми се случуваат со учество на специјални протеински катализатори - ензими. Ваквите реакции се нарекуваат ензимски.

Механизмот на дејство и функциите на катализаторите се дискутирани подетално во посебна статија.

Класификација на реакциите по насока

Реверзибилни реакции - тоа се реакции кои можат да настанат и во напред и во обратна насока, т.е. кога, под дадени услови, производите на реакцијата можат да комуницираат едни со други. Реверзибилните реакции вклучуваат повеќето хомогени реакции, естерификација; реакции на хидролиза; хидрогенизација-дехидрогенизација, хидратација-дехидрација; производство на амонијак од едноставни материи, оксидација на сулфур диоксид, производство на водородни халиди (освен водород флуорид) и водород сулфид; синтеза на метанол; производство и разложување на карбонати и бикарбонати итн.

Неповратни реакции - тоа се реакции кои се одвиваат претежно во една насока, т.е. Производите на реакција не можат да реагираат едни со други под овие услови. Примери на неповратни реакции: согорување; експлозивни реакции; реакции кои се јавуваат со формирање на гас, талог или вода во раствори; растворање на алкални метали во вода; и сл.

Предавање: Класификација на хемиски реакции во неорганска и органска хемија

Видови хемиски реакции во неорганската хемија

А) Класификација според количината на почетните супстанции:

Распаѓање – како резултат на оваа реакција, од една постоечка сложена супстанција се формираат две или повеќе едноставни, но и сложени супстанции.

Соединение - ова е реакција во која две или повеќе едноставни, како и сложени супстанции формираат една, но посложена.

Пример: 4Al+3O 2 → 2Al 2 O 3

Пример: 2КI + Cl2 → 2КCl + I 2

Пример: HCl + KNO 2 → KCl + HNO 2

Б) Класификација по термички ефект:

S + O 2 → SO 2 + Q

2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 +6H 2 O + Q

Ендотермични реакции - Тоа се одредени хемиски реакции во кои се апсорбира топлина. Како по правило, ова се реакции на распаѓање.

Примери:

CaCO 3 → CaO + CO 2 – Q
2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 – Q

Топлината што се ослободува или апсорбира како резултат на хемиска реакција се нарекува термички ефект.

Се нарекуваат хемиски равенки кои укажуваат на топлинскиот ефект на реакцијата термохемиски.

Б) Класификација според реверзибилност:

Пример: 3H 2 + N 2 ⇌ 2NH 3

Г) Класификација според промената на оксидациската состојба:

Пример: Cu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.

Пример: HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O.

Г) Класификација по фаза:

Пример: H 2 (гас) + Cl 2 (гас) → 2HCL

Класификација по употреба на катализатор:

Катализатор е супстанца која ја забрзува реакцијата. Каталитичка реакција се јавува во присуство на катализатор, некаталитичка реакција се јавува без катализатор.
Пример: 2H 2 0 2 MnO2 → 2H 2 O + O 2 катализатор MnO 2

Интеракцијата на алкали со киселина се јавува без катализатор.
Пример: KOH + HCl → KCl + H 2 O

Инхибиторите се супстанции кои ја забавуваат реакцијата.
Самите катализатори и инхибитори не се трошат за време на реакцијата.

Видови хемиски реакции во органската хемија

Пристапување - Тоа се реакции во кои неколку молекули на супстанција се спојуваат во една.Реакциите на додавање вклучуваат:

• Хидрогенизацијата е реакција при која водородот се додава на повеќекратна врска.

Пример: CH 3 -CH = CH 2 (пропен) + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3 (пропан)

Хидрохалогенизација– реакција со која се додава водород халид.

Пример: CH 2 = CH 2 (етен) + HCl → CH 3 -CH 2 -Cl (хлороетан)

Алкините реагираат со водородни халиди (хидроген хлорид, водород бромид) на ист начин како и алкените. Додавањето во хемиската реакција се одвива во 2 фази и се одредува според правилото на Марковников:

Кога протични киселини и вода се додаваат на несиметричните алкени и алкини, водороден атом се додава на најхидрогенизираниот јаглероден атом.

Механизмот на оваа хемиска реакција. Формиран во првата, брза фаза, р-комплексот во втората бавна фаза постепено се претвора во s-комплекс - карбокација. Во третата фаза се јавува стабилизација на карбокацијата - односно интеракција со анјонот на бром:

I1, I2 се карбокации. P1, P2 - бромиди.

Органските деривати кои содржат халогени се сметаат за најважни соединенија кои се користат и во органската синтеза и како целни производи. Халогените деривати на јаглеводородите се сметаат за почетни производи во големи количиниреакции на нуклеофилна супституција. Во врска со практична употребасоединенија кои содржат халоген, тие се користат во форма на растворувачи, на пример соединенија што содржат хлор, средства за ладење - деривати на хлорофлуоро, фреони, пестициди, фармацевтски производи, пластификатори, мономери за производство на пластика.

Полимеризација е посебен вид на реакција во која молекулите на супстанцијата имаат релативно мала молекуларна тежина, се прикачуваат едни на други, последователно формирајќи молекули на супстанција со висока молекуларна тежина.