Реферат: 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 + Н₂ О = 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:

t^o

Н₂ С = СН₂ + Н₂ → CН₃ – СН₃

этилен этан

t^o

HC=CH + HCl → H₂ C=CHCl

ацетилен хлорвинил

t^o

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:

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

2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂ + O₂ ,

(NH₄ )2Cr₂ O₇ = Cr₂ O₃ + N₂ + 4H₂ O.

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:

t^o

С₂ Н₅ ОН → C₂ H₄ + Н₂ O

t^o

С₆ Н₁₄ → С₆ Н₆ + 4Н₂

гексан бензол

C₈ H₁₈ → C₄ H₁₀ + C₄ H₈

Октан бутан бутен

C₂ H5Br → C₂ H₄ + 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 + Fe₂ O₃ = 2Fе + Аl₂ О₃

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 + Р₂ О₅

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:

C₆ H₆ + Br₂ → C₆ H₅ Br + HBr

бензол бромбензол

C₂ H₅ OH + HCl → C₂ H₅ Cl + H₂ O

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 + Н₂ SО₄ = ZnSО₄ + Н₂ О

AgNО₃ + КВr = АgВr + КNО₃

СrСl₃ + ЗNаОН = Сr(ОН)₃ + ЗNаСl.

Частный случай этих реакций обмена - реакции нейтрализации:

НСl + КОН = КСl + Н₂ О.

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 + Н₂ О + СО₂ ↑

Са(НСО₃ )₂ + Са(ОН)₂ = 2СаСО₃ ↓ + 2Н₂ О

Органическая химия

НСООН + NaOH → HCOONa + Н₂ O

муравьиная кислота формиат натрия

реакции гидролиза:

Na₂ CO3 + Н₂ О NaHCO₃ + NaOH

карбонат натрия гидрокарбонат натрия

СО₃ + Н₂ О НСО₃ + ОН

реакции этерификации:

CH₃ COOH + C₂ H₅ OH CH₃ COOC₂ H₅ + H₂ O

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) + Н₂ О(ж)

Реакции между твердыми веществами

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

Na₂ SO₄ (рр) + ВаСl₃ (рр) = ВаSО₄ (тв)↓ + 2NaСl(p-p).

жидкогазотвердофазные реакции

Са(НСО₃ )₂ (рр) + Н₂ SО₄ (рр) = СО₂ (r)↑ +Н₂ О(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:

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↑ + 2H₂ SO₄ + 2H₂ O

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:

С₆ Н₁₂ О₆ + 6О₂ → 6СО₂ + 6Н₂ О

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:

СН₃ СООН + С₂ Н₅ ОН СН₃ СООС₂ Н₅ + Н₂ О.

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 + 2Н₂ O + Q

Н₂ + Cl₂ → 2HCl + Q

Эндотермические.

Протекают с поглощением тепла

N₂ + О₂ → 2NO-Q

2Н₂ O → 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 + H₂ SO₄ = 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.