Классификация химических реакций

Классификация химических реакций

Реферат по химии ученика 11 класса средней шк.№ 653 Николаева Алексея

В качестве классификационных признаков могут быть выбраны следующие:

1. Число и состав исходных веществ и продуктов реакции.

2. Агрегатное состояние реагентов и продуктов реакции.

3. Число фаз, в которых находятся участники реакции.

4. Природа переносимых частиц.

5. Возможность протекания реакции в прямом и обратном направлении.

6. Тепловой эффект.

7. Явление катализа.

Классификация по числу и составу исходных веществ и продуктов реакции.

Реакции соединения.

При реакциях соединения из нескольких реагирующих веществ относительно простого состава получается одно вещество более сложного состава: 

A + B + C = D

Как правило, эти реакции сопровождаются выделением тепла, т.е. приводят к образованию более устойчивых и менее богатых энергией соединений. 

Неорганическая химия.

Реакции соединения простых веществ всегда носят окислительно-восстановительный характер. Реакции соединения, протекающие между сложными веществами, могут происходить как без изменения валентности:

СаСО3 + СО2 + Н2О = Са(НСО3)2,

так и относиться к числу окислительно-восстановительных: 

2FеСl2 + Сl2 = 2FеСl3.

Органическая химия.

В органической химии такие реакции часто называют реакциями присоединения. В них обычно участвуют соединения, содержащие двойную или тройную связь. Разновидности реакций присоединения: гидрирование, гидратация, гидрогалогенирование, полимеризация. Примеры данных реакций:

   to

Н2С = СН2 + Н2 → CН3 – СН3 

этилен  этан



   to

HC=CH + HCl → H2C=CHCl

ацетилен  хлорвинил

   to

n СН2=СН2 → (-СН2-СН2-)n

 этилен  полиэтилен

Реакции разложения.

Реакции разложения приводят к образованию нескольких соединений из одного сложного вещества:

А = В + С + D.

Продуктами разложения сложного вещества могут быть как простые, так и сложные вещества.

Неорганическая химия.

Из реакций разложения, протекающих без изменения валентных состояний, следует отметить разложение кристаллогидратов, оснований, кислот и солей кислородсодержащих кислот: 



to



CuSO4 5H2O

=

CuSO4 + 5H2O





to



Cu(OH)2 

=

CuO + H2O 





to



H2SiO3 

=

SiO2 + H2O. 

К реакциям разложения окислительно-восстановительного характера относится разложение оксидов, кислот и солей, образованных элементами в высших степенях окисления: 



to



2SO3 

=

2SO2 + O2. 





to



4HNO3 

=

2H2O + 4NO2O + O2O. 

2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2, 

(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + 4H2O.

Органическая химия.

В органической химии к реакциям разложения относятся: дегидратация, дегидрирование» крекинг, дегидрогалогенирование, а также реакции деполимеризации, когда из полимера образуется исходный мономер. Соответствующие уравнения реакций:

   to

С2Н5ОН → C2H4 + Н2O 

 to

С6Н14 → С6Н6 + 4Н2

гексан  бензол

C8H18 → C4H10 + C4H8

Октан бутан  бутен

C2H5Br → C2H4+ НВг 

бромэтан этилен

(-СН2 – СН = С - СН2 -)n  → n СН2 = СН – С = СН2

 \СНз  \ СНз 

природный каучук  2-метилбутадиен-1,3

Реакции замещения.

При реакциях замещения обычно простое вещество взаимодействует со сложным, образуя другое простое вещество и другое сложное:

А + ВС = АВ + С.

Неорганическая химия.

Эти реакции в подавляющем большинстве принадлежат к окислительно-восстановительным:

2Аl + Fe2O3 = 2Fе + Аl2О3

Zn + 2НСl = ZnСl2 + Н2

2КВr + Сl2 = 2КСl + Вr2

2КСlO3 + l2 = 2KlO3 + Сl2. 

Примеры реакций замещения, не сопровождающихся изменением валентных состояний атомов, крайне немногочисленны. Следует отметить реакцию двуокиси кремния с солями кислородсодержащих кислот, которым отвечают газообразные или летучие ангидриды:

СаСО3+ SiO2 = СаSiO3 + СО2

Са3(РО4)2 + ЗSiO2 = ЗСаSiO3 + Р2О5

Органическая химия.

В органической химии реакции замещения понимаются шире, то есть замещать может не один атом, а группа атомов или замещается не атом, а группа атомов. К разновидности реакции замещения можно отнести нитрование и галогенирование предельных углеводородов, ароматических соединений и спиртов:



C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr 

бензол  бромбензол

C2H5OH + HCl → C2H5Cl + H2O

 этанол  хлорэтан

Реакции обмена.

Реакциями обмена называют реакции между двумя соединениями, которые обмениваются между собой своими составными частями:

АВ + СD = АD + СВ.

Неорганическая химия

Если при реакциях замещения протекают окислительно-восстановительные процессы, то реакции обмена всегда происходят без изменения валентного состояния атомов. Это наиболее распространенная группа реакций между сложными веществами - оксидами, основаниями, кислотами и солями:

ZnO + Н2SО4 = ZnSО4 + Н2О

AgNО3 + КВr = АgВr + КNО3

СrСl3 + ЗNаОН = Сr(ОН)3 + ЗNаСl.

Частный случай этих реакций обмена - реакции нейтрализации:

НСl + КОН = КСl + Н2О.

Обычно эти реакции подчиняются законам химического равновесия и протекают в том направлении, где хотя бы одно из веществ удаляется из сферы реакции в виде газообразного, летучего вещества, осадка или малодиссоциирующего (для растворов) соединения:

NаНСО3 + НСl = NаСl + Н2О + СО2↑

Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3↓ + 2Н2О

Органическая химия

НСООН + NaOH → HCOONa + Н2O

муравьиная кислота формиат натрия

реакции гидролиза:

Na2CO3 + Н2О  NaHCO3 + NaOH 

карбонат натрия гидрокарбонат натрия

СО3 + Н2О  НСО3+ ОН

реакции этерификации:

CH3COOH + C2H5OH  CH3COOC2H5 + H2O

уксусная этанол  этиловый эфир уксусной кислоты


Агрегатное состояние реагентов и продуктов реакции.

Газовые реакции



to

H2 + Cl2 



2HCl. 



Реакции в растворах

NaОН(рр) + НСl(p-p) = NaСl(p-p) + Н2О(ж) 

Реакции между твердыми веществами



to



СаО(тв) +SiO2(тв) 

=

СаSiO3(тв) 



Число фаз, в которых находятся участники реакции.

Под фазой понимают совокупность однородных частей системы с одинаковыми физическими и химическими свойствами и отделенных друг от друга поверхностью раздела.

Гомогенные (однофазные) реакции.

К ним относят реакции, протекающие в газовой фазе, и целый ряд реакций, протекающих в растворах.

Гетерогенные (многофазные) реакции.

К ним относят реакции, в которых реагенты и продукты реакции находятся в разных фазах. Например:

газожидкофазные реакции

CO2(г) + NaOH(p-p) = NaHCO3(p-p). 

газотвердофазные реакции

СO2(г) + СаО(тв) = СаСO3(тв). 

жидкотвердофазные реакции

Na2SO4(рр) + ВаСl3(рр) = ВаSО4(тв)↓ + 2NaСl(p-p). 

жидкогазотвердофазные реакции

Са(НСО3)2(рр) + Н2SО4(рр) = СО2(r)↑ +Н2О(ж) + СаSО4(тв)↓.

Природа переносимых частиц.

Протолитические реакции.

К протолитическим реакциям относят химические процессы, суть которых заключается в переносе протона от одних реагирующих веществ к другим.

В основе этой классификации лежит протолитическая теория кислот и оснований, в соответствии с которой кислотой считают любое вещество, отдающее протон, а основанием - вещество, способное присоединять протон, например: 

CH3COOH

+H2O=

CH3COO-+

H3O+

кислотаI 

основаниеI

основаниеI 

кислотаII 



NH3+

H2O=

NH4++

OH-

основаниеI 

кислотаII

кислотаII

основаниеII

К протолитическим реакциям относят реакции нейтрализации и гидролиза.



Окислительно-восстановительные реакции.

Все химические реакции подразделяются на такие, в которых степени окисления не изменяются (например, реакция обмена) и на такие, в которых происходит изменение степеней окисления. Их называют окислительно-восстановительными реакциями. Ими могут быть реакции разложения, соединения, замещения и другие более сложные реакции. Например:

Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑ 

FeS2 + 8HNO3(конц) = Fe(NO3)3 + 5NO↑ + 2H2SO4 + 2H2O 

Подавляющее большинство химических реакций относятся к окислительно-восстановительным, они играют исключительно важную роль.

Лиганднообменные реакции.

К таковым относят реакции, в ходе которых происходит перенос электронной пары с образованием ковалентной связи по донорноакцепторному механизму. Например:

Cu(NO3)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](NO3)2

Fe + 5CO = [Fe(CO)5]

Al(OH)3 + NaOH = [NaAl(OH)4]

Характерной особенностью лиганднообменных реакций является то, что образование новых соединений, называемых комплексными, происходит без изменения степени окисления.

Возможность протекания реакции в прямом и обратном направлении.

Необратимые реакции.

Необратимыми называют такие химические процессы, продукты которых не способны реагировать друг с другом с образованием исходных веществ. Примерами необратимых реакций может служить разложение бертолетовой соли при нагревании:

2КСlО3 → 2КСl + ЗО2↑,

или окисление глюкозы кислородом воздуха:

С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О

Обратимые реакции.

Обратимыми называют такие химические процессы, продукты которых способны реагировать друг с другом в тех же условиях, в которых они получены, с образованием исходных веществ.

Для обратимых реакций уравнение принято записывать следующим образом:

А + В АВ.

Две противоположно направленные стрелки указывают на то, что при одних и тех же условиях одновременно протекает как прямая, так и обратная реакция, например:

СН3СООН + С2Н5ОН СН3СООС2Н5 + Н2О.

2SO2 +O2  2SO3 + Q



Следовательно, данные реакции не идут до конца, потому, что одновременно происходят две реакции — прямая (между исходными веществами) и обратная (разложение продукта реакции).

Классификация по тепловому эффекту.

Количество теплоты, которое выделяется или поглощается в результате реакции, называется тепловым эффектом данной реакции. По тепловому эффекту реакции делят:

Экзотермические.

Протекают с выделением тепла

СН4 + 2O2 → СО2 + 2Н2O + Q 

Н2 + Cl2 → 2HCl + Q

Эндотермические.

Протекают с поглощением тепла

N2 + О2 → 2NO-Q

2Н2O → 2Н2 + O2 - Q

Классификация с учетом явления катализа.

Каталитические.

К ним относятся все процессы с участием катализаторов.

                     кат.

2SO2 + O2 2SO3



Некаталитические.

К ним относятся любые мгновенно протекающие реакции в растворах



BaCl2 + H2SO4 = 2HCl + BaSO4↓

Список литературы

Ресурсы Интернет:

http://chem.km.ru – «Мир Химии»

http://chemi.org.ru – «Пособие для абитуриентов. Химия»

http://hemi.wallst.ru – «Альтернативный учебник по химии для 8-11 классов»

 «Руководство по химии. Поступающим в ВУЗы» - Э.Т. Оганесян, М. 1991г.

Большой Энциклопедический Словарь. Химия» - М. 1998г.