Klasyfikacja reakcji według ilości i składu reagentów oraz produktów reakcji
Podczas poznawania chemii poznaliście już wiele typów reakcji che-miczynch. W tym paragrafie uogólnimy tę wiedzę i sklasyfikujemy znane wam reakcje według różnych cech.
Reakcje syntezy odpowiadają schematowi:
Najbardziej
charaktrystycznymi są:
• oddziaływanie substancji prostych: 2Fe + 3C12 = 2FeClg
• uwodnienie tlenków: C02 + H20 = H2C03
• oddziaływanie tlenków kwasowych z zasadowymi: C02 + CaO = CaC03 Reakcje analizy (rozkładu) odpowiadają schematowi:
Analizie ulegają substancje wszystkich znanych klas związków nieorganicznych:
Reakcje wymiany pojedynczej odpowiadają schematowi:
Najczęściej reakcje wymiany pojedynczej zachodzą pomiędzy jedną substancją prostą i jedną substancją złożoną:
Chociaż spotykamy również reakcje wymiany między dwoma substancjami złożonymi, na przykład reakcja tlenku z solą:
Reakcje wymiany podwójnej odpowiadają schematowi:
Jest to najbardziej rozpowszechniona grupa reakcji między substancjami złożonymi, szczególnie, między kwasami, zasadami, solami i tlenkami.
Reakcje odwracalne i nieodwracalne
Często kierunek reakcji zależy od warunków, w których ona zachodzi. Na przykład, w normalnej temperaturze odbywa się reakcja utworzenia węglanu wapnia:
Jednakże w przypadku podgrzewania do wysokiej temperatury (do 1000 °C) zaczyna mieć przewagę reakcja rozkładu (analizy) węglanu wapnia:
Często widzimy, że w jednakowych warunkach reakcja chemiczna może zajść w dwóch przeciwstawnych kierunkach. Szczególnie, podana reakcja w pewnym przedziale temperatur zachodzi w dwóch przeciwstawnych kierunkach.
Reakcje według możliwości przebiegu w kierunkach przeciwstawnych:
• odwracalne;
• nieodwracalne.
Reakcje, które w pewnych warunkach zachodzą zarówno w kierunku prostym, jak i odwrotnym, nazywamy odwracalnymi.
Aby zapisać równania takich reakcji zamiast znaku równości wykorzystuje się znak odwracalności (przeciwstawnie skierowane strzałki):
Procesy odwracalne są bardzo powszechne. Należy do nich dysocjacja wody i kwasów słabych, oddziaływanie wodoru z bromem, jodem, azotem itd.
Nieodwracalnymi są takie reakcje chemiczne, których produkty nie są zdolne do reagowania ze sobą, aby utworzyć substancje początkowe. Dlatego w reakcjach nieodwracalnych wszystkie reagenty oddziaływują ze sobą w pełni, tworząc produkty reakcji. Większość reakcji w chemii nieorganicznej to właśnie reakcje nieodwracalne (w przeciwieństwie do reakcji z udziałem substancji organiczynch).
Zwróćcie uwagę: czasami przez pomyłkę uważa się, że jeżeli podczas łączenia roztworów elektrolitów nie wytworzył się gaz, woda albo osad, to zachodzi reakcja odwracalna. Na przykład między roztworami siarczanu sodu i węglanu potasu:
Ale w reakcjach odwracalnych przeobrażenia zachodzą jednocześnie w obu kierunkach, a w tym przypadku przeobrażeń nie ma wcale. Po zlaniu roztworów Na2S04 i K2COg tworzy się roztwór, w którym znajduje się mieszanina jonów Na+, K+, S04 , COg~, między którymi nie zachodzi żadna reakcja chemiczna.
Klasyfikacja reakcji według efektu cieplnego
Każdej reakcji chemicznej towarzyszy efekt cieplny: w oddziaływaniach chemicznych ciepło może się wydzielać albo być pochłaniane. Reakcje egzotermiczne zachodzą z wydzieleniem ciepła, a endotermiczne - z pochłanianiem ciepła.
Reakcje według stopnia utlenienia:
• utlenienia-redukcji: międzycząsteczkowe, wewnątrzcząsteczkowe;
• kwasowo-zasadowe: zobojętnienia
Klasyfikacja reakcji według zmiany stopnia utlenienia
Stopnie utlenienia pierwiastki zmieniają w reakcjach utlenienia i redukcji. Wśród nich wyróżniamy:
• międzycząsteczkowe reakcje redoks -pierwiastki, które zmieniają stopnie utlenienia, znajdują się w składzie różnych molekuł (jednostek wzorów). Jest to najbardziej popularny typ reakcji utlenienia i redukcji:
• wewnątrzcząsteczkowe reakcje redoks - pierwiastki, które zmieniają stopnie utlenienia, znajdują się w składzie jednej molekuły (jednostki wzoru):
Reakcje chemiczne, w których stopnie utlenienia pierwiastków się nie zmieniają są kwasowo-zasadowe. W kwasowo-zasadowych reakcjach substancje kwasowe oddziaływują z zasadowymi. Reakcje wymiany jonowej między solami również są kwasowo-zasadowe, chociaż są one opisywane nie przez znaną wam teorię kwasów i zasad Arrheniusa, a inną, bardziej ogólną teorię kwasów i zasad.
Wśród reakcji kwasowo-zasadowych wydzielamy grupę reakcji, które nazywamy reakcjami zobojętnienia — to grupa reakcji oddziaływania kwasów z zasadami, tworzącymi sole i wodę.
Przykład. Podzielcie podane niżej reakcje chemiczne według różnych cech klasyfikacji.
Reakcja 1 jest reakcją wymiany. Zachodzi ona tylko w jednym kierunku, tak więc jest nieodwracalna. Ciepło podczas reakcji wydziela się, więc ta reakcja jest egzotermiczna. Żaden pierwiastek nie zmienia swojego stopnia utlenienia: jest ona kwasowo-zasadowa, przy czym należy do reakcji zobojętnienia.
Reakcja 2 jest reakcją syntezy. Ponieważ zachodzi ona w obu kierunkach, to jest odwracalna. Według efektu cieplnego jest endotermicz-na dzięki pochłanianiu ciepła w reakcji prostej. Podczas reakcji atomy węgla zmieniają stopień utlenienia, więc jest ona reakcją redoks, przy czym międzycząsteczkową.
Myśl główna
Klasyfikacja reakcji chemiczynch polega na podzieleniu ich na grupy według pewnych ważnych cech. Podczas klasyfikacji najważniejsze jest, aby ujawnić właśnie te cechy charakterystyczne reakcji chemicznej.
Zadania utrwalające wiedzę
244. Nazwijcie cechy, według których można podzielić reakcje chemiczne. Na jakie typy dzielimy reakcje chemiczne według tych cech?
245. Podajcie po jednym przykładzie: a) endotermicznej reakcji analizy; b) reakcji syntezy między gazami; c) reakcji redoks rozkładu; d) egzotermicznej reakcji między substancją w stanie stałym i gazowym; e) reakcji wymiany redoks między substancjami w stanie stałym i ciekłym.
246. Podane reakcje chemiczne podzielcie według cech klasyfikacji:
247. Ułóżcie równania reakcji, które odpowiadają podanym schematom:
248. Określcie, które reakcje chemiczne są przedstawione na rysunku 21.1. Ułóżcie ich równania reakcji i sklasyfikujcie według różnych cech.
Tematy projektów edukacyjnych z tematu „Reakcje chemiczne”:
• Reakcje endotermiczne w służbie człowieka.
• Reakcje egzotermiczne w procesach życiowych organizmów żywych.
Sprawdźcie swoją wiedzę z tematu „Reakcje chemiczne”, wykonując zadania testowe na stronie internetowej.
Źródło: Chemia podręcznik dla klasy 9 Hryhorowycz