Классификация реакций
Существует несколько классификаций реакций, протекающих в неорганической и органической химии.
По характеру процесса
Так называют химические реакции, где из нескольких простых или сложных веществ получается одно сложное вещество. Примеры:
В результате реакции разложения сложное вещество распадается на несколько сложных или простых веществ. Примеры:
В ходе реакций замещения атом или группа атомов в молекуле замещаются на другой атом или группу атомов. Примеры:
К реакциям обмена относятся те, которые протекают без изменения степеней окисления и выражаются в обмене компонентов между веществами. Часто обмен происходит анионами/катионами:
AgF + NaCl = AgCl↓ + NaF
Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)
Это те химические реакции, в процессе которых происходит изменение степеней окисления химических элементов, входящих в состав исходных веществ. ОВР подразделяются на:
- Межмолекулярные — атомы окислителя и восстановителя входят в состав разных молекул. Примеры:
Внутримолекулярные — атомы окислителя и восстановителя в составе одного сложного вещества. Примеры:
Диспропорционирование — один и тот же атом является и окислителем, и восстановителем
Замечу, что окислителем и восстановителем могут являться только исходные вещества (а не продукты!) Окислитель всегда понижает свою СО, принимая электроны в процессе восстановления. Восстановитель всегда повышает свою СО, отдавая электроны в процессе окисления.
От обилия информации можно запутаться. Я рекомендую сформулировать четко: «Окислитель — понижает СО, восстановитель — повышает СО». Запомнив эту информацию таким образом, вы не будете путаться.
ОВР уравнивают методом электронного баланса, с которым мы подробно познакомимся в разделе «Решения задач».
Обратимые и необратимые реакции
Обратимые реакции — такие химические реакции, которые протекают одновременно в двух противоположных направлениях: прямом и обратном. При записи реакции в таких случаях вместо знака «=» ставят знак обратимости «⇆».
Классическим примером обратимой реакции является синтез аммиака и реакция этерификации (из органической химии):
Необратимые реакции протекают только в одном направлении, до полного расходования одного из исходных веществ. Главное отличие их от обратимых реакций в том, что образовавшиеся продукты реакции не взаимодействуют между собой с образованием исходных веществ.
Иногда сложно бывает отличить обратимую реакцию от необратимой, однако я дам несколько советов, которые советую взять на вооружение. В результате необратимых реакций:
- Образуются малодиссоциирующие вещества (например — вода, однако есть исключения — реакция этерификации)
- Реакция сопровождается выделение большого количества тепла
- В ходе реакции образуется газ или выпадает осадок
Примеры необратимых реакций:
NaOH + HCl = NaCl + H2O (образуется вода)
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 (сопровождается выделением большого количества тепла)
Реакции и агрегатное состояние фаз
Фазой в химии называют часть объема равновесной системы, однородную во всех своих точках по химическому составу и физическим свойствам и отделенную от других частей того же объема поверхностью раздела. Фаза бывает жидкой, твердой и газообразной.
Все реакции можно разделить на гетеро- и гомогенные. Гетерогенные реакции (греч. heterogenes — разнородный) — реакции, протекающие на границе раздела фаз, в неоднородной среде. Скорость таких реакций зависит от площади соприкосновения реагирующих веществ.
К гетерогенным реакциям относятся следующие реакции (примеры): жидкость + газ, газ + твердое вещество, твердое вещество + жидкость. Примером такой реакции может послужить взаимодействие твердого цинка и раствора соляной кислоты:
Гомогенные реакции (греч. homogenes — однородный) — реакции, протекающие между веществами, находящимися в одной фазе.
К гомогенным реакциям относятся (примеры): жидкость + жидкость, газ + газ. Примером такой реакции может служить взаимодействие между растворами уксусной кислоты и едкого натра.
Реакции и их тепловой эффект
Все реакции можно разделить на те, в ходе которых тепло поглощается, или, наоборот, тепло выделяется. Представьте пробирку, охлаждающуюся или нагревающуюся в вашей руке — это и есть тот самый тепловой эффект. Иногда тепла выделяется так много, что реакции сопровождаются воспламенением или взрывом (натрий с водой).
Экзотермические реакции (греч. exo — вне) — химические реакции, сопровождающиеся потерей энергии системой и выделением тепла (той самой энергии) во внешнюю среду. При написании химических реакций в конце экзотермических ставят «+ Q» (Q — тепло), иногда бывает указано точное количество выделяющегося тепла. Например:
2Mg + O2 = 2MgO + Q
NaOH + HCl = NaCl + H2O + 56 кДж
К экзотермическим реакциям часто относятся реакции горения, соединения.
Исключением является взаимодействие азота и кислорода, при котором тепло поглощается:
Как уже было отмечено выше, если тепло выделяется во внешнюю среду, значит, система реагирующих веществ потеряло это тепло. Поэтому не должно казаться противоречием, что внутренняя энергия веществ в результате экзотермической реакции уменьшается.
Энтальпией называют (обозначение Н), количество термодинамической (тепловой) энергии, содержащееся в веществе. Иногда с целью «запутывания» в реакции вместо явного +Q при экзотермической реакции могут написать ΔH 0, так как внутренняя энергия веществ увеличивается. Например:
CaCO3 = CaO + CO2↑ ; ΔH > 0 (значит реакция эндотермическая, так как внутренняя энергия увеличивается)
Замечу, что не все реакции разложения являются эндотермическими. Широко известная реакция разложения дихромата аммония («вулканчик») является примером экзотермического разложения, при котором тепло выделяется.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Классификация химических реакций по различным признакам: числу и составу исходных и полученных веществ, изменению степеней окисления химических элементов, поглощению и выделению энергии
Классификацию химических реакций в неорганической и органической химии осуществляют на основании различных классифицирующих признаков.
По числу и составу исходных и полученных веществ различают реакции соединения, разложения, обмена и замещения.
Реакциями соединения называют химические реакции, в результате которых сложные молекулы получаются из двух и более простых, например:
Реакциями разложения называют химические реакции, в результате которых простые молекулы получаются из более сложных, например:
Реакциями замещения называют химические реакции, в результате которых атом или группа атомов в молекуле вещества замещается на другой атом или группу атомов, например:
Реакциями обмена называют химические реакции, протекающие без изменения степеней окисления элементов и приводящие к обмену составных частей реагентов, например:
По изменению степеней окисления химических элементов, входящих в состав реагирующих веществ, реакции делят на окислительно-восстановительные и не окислительно-восстановительные.
Окислительно-восстановительными называют реакции, сопровождающиеся изменением степеней окисления химических элементов, входящих в состав реагентов:
Не окислительно-восстановительными называют реакции, в которых степень окисления химических элементов, входящих в состав реагентов, не изменяется.
Окислительно-восстановительные реакции разделяют на следующие основные типы: реакции межмолекулярного окисления-восстановления, реакции внутримолекулярного окисления-восстановления, реакции диспропорционирования и реакции конмутации.
Реакциями межмолекулярного окисления-восстановления называют реакции, в которых обмен электронами происходит между различными атомами, молекулами или ионами, например:
(сера — окислитель, магний — восстановитель).
(бром — окислитель, водород — восстановитель).
(окислитель — азотистая кислота, восстановитель — сероводород).
Таким образом, атом-окислитель и атом-восстановитель в данных реакциях принадлежат разным веществам.
Реакциями внутримолекулярного окисления-восстановления называют реакции, в которых атом-окислитель и атом-восстановитель входят в состав одной и той же молекулы.
(окислитель — атом хлора в степени окисления +5, восстановитель — атом кислорода в степени окисления –2).
(окислитель — атом хрома в степени окисления +6, восстановитель — атом азота в степени окисления –3).
(окислители — атомы серебра в степени окисления +1 и азота в степени окисления +5, восстановитель — атом кислорода в степени окисления –2).
Реакциями диспропорционирования называют реакции, в которых молекулы или ионы одного и того же вещества реагируют друг с другом как окислитель и восстановитель. При этом содержащиеся в данном соединении атомы с переменной промежуточной степенью окисления переходят один в высшую, другой — в низшую степень окисления, например:
Реакциями конмутации называют реакции окисления-восстановления, в результате которых происходит выравнивание степеней окисления атомов одного и того же элемента, например:
(окислитель — атом азота в степени окисления +5, восстановитель — атом азота в степени окислителя –3).
(окислитель — атом азота в степени окисления +3, восстановитель — атом азота в степени окислителя –3).
По тепловому эффекту, сопровождающему химические реакции, их разделяют на экзотермические и эндотермические.
Экзотермическими называют химические реакции, идущие с выделением теплоты. Условное обозначение изменения энтальпии ΔH, а теплового эффекта реакции Q. Для экзотермических реакций Q > 0, а ΔH 0.
В соответствии с агрегатным состоянием реагентов различают гомогенные и гетерогенные химические реакции.
Гомогенными называют реакции, протекающие в однородной среде.
Гетерогенными называют реакции, протекающие в неоднородной среде, на поверхности соприкосновения реагирующих веществ, находящихся в разных фазах, например твёрдой и газообразной, жидкой и газообразной, в двух несмешивающихся жидкостях.
Тренировочные задания
1. Реакция 3CaО + P2O5 = Ca3(PO4)2 относится к реакциям
1) разложения
2) соединения
3) обмена
4) замещения
2. Реакция Na2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4 + 2NaOH относится к реакциям
1) разложения
2) соединения
3) обмена
4) замещения
3. Реакция H2SO4 + Fe = FeSO4 + H2 относится к реакциям
1) разложения
2) соединения
3) обмена
4) замещения
4. Реакция CaCO3 = CaO + CO2 относится к реакциям
1) разложения
2) соединения
3) обмена
4) замещения
5. Реакция разложения описана уравнением
6. Реакция соединения описана уравнением
7. К каталитическим процессам относят реакцию между
1) калием и водой
2) серой и хлором
3) азотом и литием
4) азотом и водородом
8. К экзотермическим реакциям относится взаимодействие
1) азота с кислородом
2) углерода с углекислым газом
3) воды с углеродом
4) углерода с кислородом
9. К окислительно-восстановительным реакциям не относится взаимодействие
1) натрия и хлора
2) брома и водорода
3) гидроксида калия и уксусной кислоты
4) кальция и уксусной кислоты
10. К реакциям замещения относится взаимодействие
1) серной кислоты и гидроксида натрия
2) серной кислоты и железа
3) серной кислоты и оксида натрия
4) серной кислоты и хлорида бария
11. К экзотермическим реакциям относится
1) взаимодействие соляной кислоты и гидроксида калия
2) взаимодействие азота и кислорода
3) гидролиз сульфата меди
4) разложение карбоната натрия
12. К эндотермическим реакциям относится
1) взаимодействие азота и кислорода
2) взаимодействие азотной кислоты и гидроксида лития
3) взаимодействие кислорода и водорода
4) взаимодействие воды и оксида калия
13. К окислительно-восстановительным реакциям не относится взаимодействие
1) натрия и брома
2) натрия и кислорода
3) оксида калия и воды
4) натрия и уксусной кислоты
14. Взаимодействие брома с гидроксидом калия относится к реакциям
1) нейтрализации
2) межмолекулярного окисления-восстановления
3) диспропорционирования
4) обмена
15. Взаимодействие азота и кислорода относится к реакциям
1) соединения, эндотермическим
2) соединения, экзотермическим
3) разложения, эндотермическим
4) обмена, экзотермическим
16. К эндотермическим реакциям относится взаимодействие
1) азота и лития
2) азота и кислорода
3) кислорода и кальция
4) углерода и кислорода
17. Взаимодействие оксида кальция и воды относится к реакциям
1) каталитическим, экзотермическим
2) разложения, эндотермическим
3) соединения, экзотермическим
4) обмена, эндотермическим
18. К каталитическим экзотермическим реакциям относится
1) получение фосфорной кислоты из оксида фосфора (V) и воды
2) разложение карбоната кальция
3) синтез аммиака из простых веществ
4) получение соляной кислоты из хлора и водорода
19. При нагревании нитрата серебра происходит реакция
1) соединения
2) разложения
3) замещения
4) обмена
20. Реакция, протекающая по схеме: CaCO3 = CaO + CO2 − Q, является реакцией
1) экзотермического разложения
2) разложения
3) замещения
4) эндотермического разложения
Источник
