Классификация химических реакций

Добрый день, уважаемые студенты!

Отправляю вам лекцию по ХИМИИ от 03.12.2020.

Лекцию законспектировать в тетрадь, и прислать фотоотчет в личные сообщения в социальную сеть ВКонтакте https://vk.com/mt_albertovna

Лекцию ВЫУЧИТЬ ВСЕМ !

А так же выполнить тест по теме «Классы неорганических соединений»

https://multiurok.ru/tests/28206/

Время на тест ограничено -10 минут, в тесте 10 вопросов.

!!!!Выполняем 1попытку, 2 попытка дается с моего разрешения.!!!

Оценка «5»- 0-1 ошибка , оценка «4» - 2-3 ошибки, оценка «3» -4-5 ошибок, оценка «2» -6 и более ошибок

!!!ЗАДАНИЕ ВЫПОЛНИТЬ ДО 16:00!!!

Объяснение темы в программе Zoom

03.12.2020

Классификация химических реакций

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 РЕАКЦИЙ

Существует несколько подходов к классификации химических реакций^

• по числу и составу реагирующих и образующихся веществ

• по изменению степени окисления

• по агрегатному состоянию реагирующих веществ

• по тепловому эффекту

• по участию катализатора

• по направлению протекания реакции

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 ОКИСЛЕНИЯ

Окислительно-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).

КЛАССИФИКАЦИЯ  ПО ТЕПЛОВОМУ ЭФФЕКТУ

Тепловой эффект реакции — ΔQ — теплота, поглощаемая или выделяемая системой в ходе химической реакции.

Экзотермические реакции — реакции, протекающие с выделением тепла (+Q)

Самые типичные экзотермические реакции — это реакции горения:

CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O+Q

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)

Например,

CaCO₃→^t,∘C CaO+CO₂−Q

Термохимические уравнения — уравнения химических реакций с указанием теплового эффекта реакции.

Подробнее термохимические уравнения будут рассмотрены в соответствующем разделе.

КЛАССИФИКАЦИЯ  ПО АГРЕГАТНОМУ СОСТОЯНИЮ РЕАГЕНТОВ

Напомним, 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 КАТАЛИЗАТОРА

Катализатор — 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 РЕАКЦИИ

Реакции, 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.

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).