Классификация реакций по количеству и составу реагентов и продуктов реакции
При изучении химии вы уже ознакомились со многими типами химических реакций. В этом параграфе мы обобщим эти знания и классифицируем известные вам реакции по различным признакам.
Реакции соединения соответствуют схеме:
Наиболее
характерными являются:
Реакции разложения соответствуют схеме:
Разложению подвергаются вещества всех известных вам классов соединений:
Реакции замещения соответствуют схеме:
Обычно происходят между одним простым и одним сложным веществом:
Хотя встречаются и реакции замещения между двумя сложными веществами, как, например, реакция оксида с солью:
Реакции обмена соответствуют схеме:
Это самая распространенная группа реакций между сложными веществами, в частности, между кислотами, основаниями, солями и оксидами.
Обратимые и необратимые реакции
Часто направление реакции зависит от условий ее проведения. Например, при обычных условиях происходит реакция образования кальций карбоната:
Однако при нагревании до высокой температуры (до 1000 °C) начинает преобладать реакция разложения кальций карбоната:
Часто случается, что при одинаковых условиях реакция может происходить в двух противоположных направлениях. В частности, приведенная выше реакция в определенном интервале температур протекает в двух направлениях.
Реакции по возможности протекания в противоположных направлениях:
• обратимые;
• необратимые.
Реакции, которые при заданных условиях протекают как в прямом, так и в обратном направлениях, называют обратимыми.
Для записи уравнений таких реакций вместо знака равенства используют знак обратимости (противоположно направленные стрелки):
Обратимые процессы очень распространены. Это диссоциация воды и слабых кислот, взаимодействие водорода с бромом, йодом, азотом и др.
Необратимыми являются реакции, продукты которых не способны реагировать друг с другом с образованием исходных веществ. Поэтому в необратимых реакциях все реагенты взаимодействуют друг с другом полностью с образованием продуктов реакции. Большинство реакций в неорганической химии являются именно необратимыми (в отличие от реакций с участием органических веществ).
Иногда ошибочно считают, что если при сливании растворов электролитов не выделяется газ, вода или осадок, то происходит обратимая реакция. Например, между растворами натрий сульфата и калий карбоната:
Но в обратимых реакциях превращения происходят одновременно в двух направлениях, а в этом случае преобразований вообще нет. После сливания растворов Na2SO4 и K2CO3 образуется раствор, содержащий смесь ионов Na+, K+, SO4- , Co3- , между которыми полностью отсутствует какая-либо химическая реакция.
Классификация реакций по тепловому эффекту
Каждая химическая реакция сопровождается тепловым эффектом: при химическом взаимодействии теплота может выделяться или поглощаться. Экзотермические реакции проходят с выделением теплоты, а эндотермические — с поглощением теплоты.
Классификация реакций по изменению степени окисления
Степени окисления элементы изменяют в окислительно-восстановительных реакциях. Среди них выделяют:
• межмолекулярные ОВР — элементы, изменяющие степени окисления, содержатся в составе разных молекул (формульных единиц). Это самый распространенный тип окислительно-восстановительных реакций:
Реакции с изменением степени окисления:
• окислительно-восстановительные: межмолекулярные, внутримолекулярные;
• кислотно-основные: нейтрализации.
• внутримолекулярные ОВР — элементы, меняющие степени окисления, входят в состав одной молекулы (формульной единицы):
Химические реакции, в которых степени окисления элементов не меняются, являются кислотно-основными. В кислотно-основных реакциях кислотные вещества взаимодействуют с основными. Реакции ионного обмена между солями относятся к кислотно-основным, хотя их описывают не уже известной вам теорией кислот и оснований Аррениуса, а другими, более общими теориями кислот и оснований.
Среди кислотно-основных реакций выделяют группу реакций, которые называют реакциями нейтрализации — это реакции взаимодействия кислот со щелочами с образованием соли и воды.
Пример. Классифицируйте приведенные химические реакции по различным классификационным признакам:
Реакция 1 — реакция обмена. Она протекает только в одном направлении, а следовательно, является необратимой. Теплота при реакции выделяется, поэтому эта реакция является экзотермической. Ни один элемент не меняет свою степень окисления, значит, она является кислотно-основной, причем относится к реакциям нейтрализации.
Реакция 2 — реакция соединения. Поскольку она проходит в обоих направлениях, то является обратимой. Она относится к эндотермическим из-за поглощения теплоты в прямой реакции. В ходе реакции атомы Карбона меняют степень окисления, поэтому она является окислительно-восстановительной, причем межмолекулярной.
Ключевая идея
Классификация химических реакций заключается в распределении их на группы согласно определенным важным признакам. При классификации главное — выявить эти характерные признаки химической реакции.
Задания для усвоения материала
244. Назовите признаки, по которым можно классифицировать химические реакции. На какие типы разделяют химические реакции по этим признакам?
245. Приведите по одному примеру: а) эндотермической реакции разложения; б) реакции соединения между газами; в) окислительно-восстановительной реакции разложения; г) экзотермической реакции между твердым и газообразным веществами; д) окислительно-восстановительной реакции замещения между твердым и жидким веществами.
246. Классифицируйте по различным признакам следующие химические реакции:
247. Составьте уравнения реакций, соответствующие приведенным схемам:
248. Определите, какие химические реакции изображены на рисунке 21.1. Составьте их уравнения и классифицируйте по различным признакам.
Рис. 21.1. Примеры химических реакций
Темы учебных проектов по теме «Химические реакции»:
• Эндотермические реакции на службе у человека.
• Экзотермические реакции в жизнедеятельности живых организмов.
Проверьте свои знания по теме «Химические реакции», выполнив тестовые задания на сайте.
Это материал учебника Химия 9 класс Григорович