Гетерогенні реакції в органічній хімії. Типи хімічних реакцій в органічній хімії

>> Хімія: Типи хімічних реакцій в органічній хімії

Реакції органічних речовин можна формально розділити на чотири основні типи: заміщення, приєднання, відщеплення (елімінування) та перегрупування (ізомеризації). Очевидно, що все різноманіття реакцій органічних сполук неможливо звести до рамок запропонованої класифікації (наприклад, реакції горіння). Однак така класифікація допоможе встановити аналогії з вже знайомими вам із курсу неорганічної хімії класифікаціями реакцій, що протікають між неорганічними речовинами.

Як правило, основну органічну сполуку, що бере участь у реакції, називають субстратом, а інший компонент реакції умовно розглядають як реагент.

Реакції заміщення

Реакції, у яких здійснюється заміна одного атома чи групи атомів у вихідній молекулі (субстраті) інші атоми чи групи атомів, називаються реакціями заміщення.

В реакції заміщення вступають граничні та ароматичні сполуки, такі, як, наприклад, алкани, циклоалкани або арени.

Наведемо приклади таких реакцій.

Зміст уроку конспект урокуопорний каркас презентація уроку акселеративні методи інтерактивні технології Практика завдання та вправи самоперевірка практикуми, тренінги, кейси, квести домашні завдання риторичні питання від учнів Ілюстрації аудіо-, відеокліпи та мультимедіафотографії, картинки графіки, таблиці, схеми гумор, анекдоти, приколи, комікси притчі, приказки, кросворди, цитати Доповнення рефератистатті фішки для допитливих шпаргалки підручники основні та додаткові словник термінів інші Удосконалення підручників та уроківвиправлення помилок у підручникуоновлення фрагмента у підручнику елементи новаторства на уроці заміна застарілих знань новими Т олько для вчителів ідеальні урокикалендарний план на рік методичні рекомендації програми обговорення Інтегровані уроки

При протіканні хімічних реакцій відбувається розрив одних і інших зв'язків. Хімічні реакції умовно поділяють на органічні та неорганічні. Органічними реакціям прийнято вважати реакції, в яких, принаймні, одна з реагуючих речовин є органічною сполукою, що змінює свою молекулярну структуру в процесі реакції. Відмінністю органічних реакцій від неорганічних і те, що, зазвичай, у яких беруть участь молекули. Швидкість таких реакції низька, а вихід продукту зазвичай становить лише 50-80 %. Для підвищення швидкості реакції застосовують каталізатори, що підвищують температуру або тиск. Далі розглянемо типи хімічних реакцій в органічній хімії.

Класифікація за характером хімічних перетворень

• Реакції заміщення
• Реакції приєднання
• Реакція ізомеризації та перегрупування
• Реакції окиснення
• Реакції розкладання

Реакції заміщення

У результаті реакцій заміщення один атом чи група атомів у початковій молекулі заміщається інші атоми чи групи атомів, утворюючи нову молекулу. Як правило, такі реакції характерні для насичених та ароматичних вуглеводнів, наприклад:

Реакції приєднання

При перебігу реакцій приєднання з двох або більше молекул речовин утворюється одна молекула нової сполуки. Такі реакції притаманні ненасичених сполук. Розрізняють реакції гідрування (відновлення), галогенування, гідрогалогенування, гідратації, полімеризації тощо:

1. Гідрування- Приєднання молекули водню:

Реакція елімінування (відщеплення)

В результаті реакцій відщеплення органічні молекули втрачають атоми або групи атомів і утворюється нова речовина, що містить одну або кілька кратних зв'язків. До реакцій елімінування відносяться реакції дегідрування, дегідратації, дегідрогалогенуванняі т.п.:

Реакції ізомеризації та перегрупування

У результаті таких реакцій відбувається внутрішньомолекулярна перебудова, тобто. перехід атомів або груп атомів з однієї ділянки молекули в іншу без зміни молекулярної формули речовини, що бере участь у реакції, наприклад:

Реакції окиснення

Внаслідок впливу окислюючого реагенту відбувається підвищення ступеня окислення вуглецю в органічному атомі, молекулі або іоні процес за рахунок віддачі електронів, внаслідок чого утворюється нова сполука:

Реакції конденсації та поліконденсації

Полягають у взаємодії кількох (двох і більше) органічних сполук з утворенням нових С-З зв'язків та низькомолекулярної сполуки:

Поліконденсація - утворення молекули полімеру з мономерів, що містять функціональні групи з виділенням низькомолекулярної сполуки. На відміну від реакції полімеризації, в результаті яких утворюється полімер, що має склад, аналогічний мономеру, в результаті реакцій поліконденсації склад утвореного полімеру відрізняється від мономеру:

Реакції розкладання

Це процес розщеплення складної органічної сполуки на менш складні чи прості речовини:

З 18 H 38 → З 9 H 18 + З 9 H 20

Класифікація хімічних реакцій за механізмами

Протікання реакцій з розривом ковалентних зв'язків в органічних сполуках можливе за двома механізмами (тобто шляхи, що призводить до розриву старого зв'язку та утворення нового) гетеролітичному (іонному) та гомолітичному (радикальному).

Гетеролітичний (іонний) механізм

У реакціях, що протікають за гетеролітичним механізмом, утворюються проміжні частки іонного типу із зарядженим атомом вуглецю. Частинки, що несуть позитивний заряд, називаються карбкатіони, негативний – карбаніони. При цьому відбувається не розрив загальної електронної пари, а її перехід до одного з атомів з утворенням іона:

Схильність до гетеролітичного розриву виявляють сильно полярні, наприклад Н–O, С–О та легко поляризовані, наприклад, С–Вr, С–I зв'язки.

Реакції, що протікають за гетеролітичним механізмом ділять на нуклеофільні та електрофільні реакції.Реагент, що має електронну пару для утворення зв'язку називають нуклеофільним або електронодонорним. Наприклад, HO - , RO - , Cl - , RCOO - , CN - , R - , NH 2 , H 2 O, NH 3 , C 2 H 5 OH, алкени, арени.

Реагент, що має незаповнену електронну оболонку і здатні приєднати пару електронів у процесі утворення нового зв'язку. C=O

Реакції нуклеофільного заміщення

Характерні для алкіл- та арилгалогенідів:

Реакції нуклеофільного приєднання

Реакції електрофільного заміщення

Реакції електрофільного приєднання

Гомолітичний (радикальний механізм)

У реакціях, що протікають за гомолітичним (радикальним) механізмом на першій стадії відбувається розрив ковалентного зв'язку з утворенням радикалів. Далі вільний радикал, що утворився, виступає в якості атакуючого реагенту. Розрив зв'язку по радикальному механізму властивий неполярних або малополярних ковалентних зв'язків (С–С, N–N, С–Н).

Розрізняють реакції радикального заміщення та радикального приєднання

Реакція радикального заміщення

Характерні для алканів

Реакції радикального приєднання

Характерні для алкенів та алкінів

Таким чином, ми розглянули основні типи хімічних реакцій в органічній хімії.

Категорії

Лекція: Класифікація хімічних реакцій у неорганічній та органічній хімії

Види хімічних реакцій у неорганічній хімії

А) Класифікація за кількістю початкових речовин:

Розкладання - внаслідок даної реакції, з однієї наявної складної речовини, утворюються дві або кілька простих, а також складних речовин.

Приклад: 2Н 2 O 2 → 2Н 2 O + O 2

З'єднання - Це така реакція, при якій з двох і більш простих, а також складних речовин, утворюється одна, але складніша.

Приклад: 4Al+3O 2 → 2Al 2 O 3

Заміщення – це певна хімічна реакція, яка проходить між деякими простими, а також складними речовинами.Атоми простої речовини, у цій реакції, заміщаються на атоми одного з елементів, що знаходиться в складній речовині.

Приклад: 2КI + Cl2 → 2КCl + I 2

Обмін - Це така реакція, при якій два складних за будовою речовини обмінюються своїми частинами.

Приклад: HCl + KNO 2 → KCl + HNO 2

Б) Класифікація з теплового ефекту:

Екзотермічні реакції – це певні хімічні реакції, у яких відбувається виділення тепла.
Приклади:

S + O 2 → SO 2 + Q

2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 +6H 2 O + Q

Ендотермічні реакції – це певні хімічні реакції, у яких відбувається поглинання тепла. Як правило, це реакції розкладання.

Приклади:

CaCO 3 → CaO + CO 2 – Q
2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 – Q

Теплота, яка виділяється чи поглинається внаслідок хімічної реакції, називається тепловий ефект.

Хімічні рівняння, в яких вказано тепловий ефект реакції, називають термохімічними.

В) Класифікація за оборотністю:

Оборотні реакції – це реакції, які протікають за однакових умов у взаємопротилежних напрямках.

Приклад: 3H 2 + N 2 ⇌ 2NH 3

Необоротні реакції - Це реакції, які протікають тільки в одному напрямку, а так само завершуються повною витратою всіх вихідних речовин. При цих реакціях виділяєтегаз, осад, вода.
Приклад: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2

Г) Класифікація щодо зміни ступеня окиснення:

Окисно-відновні реакції – у процесі даних реакцій відбувається зміна ступеня окиснення.

Приклад: Сu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.

Не окисно - відновлювальні - Реакції без зміни ступеня окислення.

Приклад: HNO3+KOH → KNO3+H2O.

Д) Класифікація за фазою:

Гомогенні реакції – реакції, що протікають в одній фазі, коли вихідні речовини та продукти реакції мають один агрегатний стан.

Приклад: Н 2 (газ) + Cl 2 (газ) → 2HCL

Гетерогенні реакції - Реакції, що протікають на поверхні розділу фаз, при яких продукти реакції та вихідні речовини мають різний агрегатний стан.
Приклад: CuO+H2 → Cu+H2O

Класифікація з використання каталізатора:

Каталізатор – речовина, що прискорює реакцію. Каталітична реакція протікає у присутності каталізатора, некаталітична – без каталізатора.
Приклад: 2H 2 0 2 MnO 2 → 2H 2 O + O 2 каталізатор MnO 2

Взаємодія лугу із кислотою протікає без каталізатора.
Приклад: КOH + HCl → КCl + H 2 O

Інгібітори - речовини, що уповільнюють реакцію.
Каталізатори та інгібітори самі під час реакції не витрачаються.

Види хімічних реакцій в органічній хімії

Заміщення - Це реакція, в процесі якої відбувається заміна одного атома/групи атомів, у вихідній молекулі, на інші атоми/групи атомів.
Приклад: СН 4 + Сl 2 → СН 3 Сl + НСl

Приєднання - Це реакції, при яких кілька молекул речовини з'єднуються в одну.До реакцій приєднання належать:

• Гідрування – реакція, у процесі якої відбувається приєднання водню з кратного зв'язку.

Приклад: СН 3 -СН = СН 2 (пропен) + Н 2 → СН 3 -СН 2 -СН 3 (пропан)

Гідрогалогенування- Реакція, що приєднує галогенводень.

Приклад: СН 2 = СН 2 (етен) + НСl → СН 3 -СН 2 -Сl (хлоретан)

Алкіни реагують з галогеноводородами (хлороводнем, бромоводнем) так само, як і алкени. Приєднання до хімічної реакції проходить у 2 стадії, і визначається правилом Марковникова:

При приєднанні протонних кислот та води до несиметричних алкенів та алкінів атом водню приєднується до найбільш гідрогенізованого атома вуглецю.

Механізм цієї хімічної реакції. Утворюється в 1-ій, швидкій стадії, p-комплекс у 2-ій повільній стадії поступово перетворюється на s-комплекс - карбокатіон. У 3-й стадії відбувається стабілізація карбокатіону – тобто взаємодія з аніоном брому:

І1, І2 – карбокатіони. П1, П2 – броміди.

Галогенування - Реакція, при якій приєднується галоген.Галогенуванням також називають всі процеси, в результаті яких в органічні сполуки вводяться атоми галогену. Це поняття вживається в "широкому значенні". Відповідно до даного поняття, розрізняють такі хімічні реакції на основі галогенування: фторування, хлорування, бромування, йодування.

Галогеновмісні органічні похідні вважаються найважливішими сполуками, які застосовуються як в органічному синтезі, так і як цільові продукти. Галогенпохідні вуглеводнів вважаються вихідними продуктами у великій кількості реакцій нуклеофільного заміщення. Що стосується практичного використання сполук, що містять галоген, то вони застосовуються у вигляді розчинників, наприклад хлорсодержащие сполуки, холодильних агентів - хлорфторпохідні, фреони, пестицидів, фармацевтичних препаратів, пластифікаторів, мономерів для отримання пластмас.

Гідратація- Реакції приєднання молекули води по кратному зв'язку.

Полімеризація – це особливий вид реакції, коли молекули речовини, що мають відносну невелику молекулярну масу, приєднуються одна до одної, згодом утворюючи молекули речовини з високою молекулярною масою.

Щоб скористатися попереднім переглядом презентацій, створіть собі обліковий запис Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com

Підписи до слайдів:

Класифікація хімічних реакцій

Хімічні реакції - хімічні процеси, в результаті яких з одних речовин утворюються інші, що відрізняються від них за складом і (або) будовою. При хімічних реакціях обов'язково відбувається зміна речовин, у якому рвуться старі й утворюються нові зв'язки між атомами. Ознаки хімічних реакцій: Виділяється газ Випаде осад 3) Відбувається зміна забарвлення речовин Виділяється або поглинається тепло, світло

Хімічні реакції у неорганічній хімії

Хімічні реакції у неорганічній хімії

Хімічні реакції в неорганічній хімії 1. За зміною ступенів окиснення хімічних елементів: Окисно-відновні реакції: Окисно-відновні реакції – це реакції, що йдуть зі зміною ступенів окиснення елементів. Міжмолекулярна - це реакція, що йде зі зміною ступеня окиснення атомів у різних молекулах. -2 +4 0 2H 2 S + H 2 SO 3 → 3S + 3H 2 O +2 -1 +2.5 -2 2Na 2 S 2 O 3 + H 2 O 2 → Na 2 S 4 O 6 + 2NaOH

Хімічні реакції в неорганічній хімії 1. За зміною ступенів окиснення хімічних елементів, що утворюють речовини: Окислювально-відновні реакції: 2. Внутрішньомолекулярна - це реакція, що йде зі зміною ступеня окиснення різних атомів в одній молекулі. Диспропорціонування - це реакція, що йде з одночасним збільшенням і зменшенням ступеня окислення атомів одного і того ж елемента. +1 +5 -1 3NaClO → NaClO 3 + 2NaCl

2.1. Реакції, що йдуть без зміни складу речовин У неорганічній хімії до таких реакцій можна віднести процеси отримання алотропних модифікацій одного хімічного елемента, наприклад: С (графіт) С (алмаз) 3О 2 (кисень) 2О 3 (озон) Sn (біле олово) Sn ( сіре олово) S (ромбічна) S (пластична) P (червоний) P (білий) Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин:

Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин: 2.2. Реакції, що йдуть зі зміною складу речовини Реакції сполуки – це реакції, при яких із двох і більше речовин утворюється одна складна речовина. У неорганічній хімії все різноманіття реакції сполуки можна розглянути на прикладі реакції одержання сірчаної кислоти із сірки: а) одержання оксиду сірки(IV): S + O 2  SO 2 - з двох простих речовин утворюється одна складна; б) одержання оксиду сірки(VI) ) : 2 SO 2 + O 2 2SO 3 - з простої та складної речовин утворюється одна складна, в) отримання сірчаної кислоти: SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 - з двох складних речовин утворюється одна складна.

Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин: 2. Реакції розкладання – це такі реакції, при яких з однієї складної речовини утворюється кілька нових речовин. У неорганічній хімії все розмаїття таких реакцій можна розглянути на блоці реакцій одержання кисню лабораторними способами: а) розкладання оксиду ртуті(II) : 2HgO t 2Hg + O 2  - з однієї складної речовини утворюються дві прості. б) розкладання нітрату калію: 2KNO 3  t 2KNO 2 + O 2  - з однієї складної речовини утворюються одна проста і одна складна. в) розкладання перманганату калію: 2 KMnO 4 → t K 2 MnO 4 + MnO 2 +O 2 - з однієї складної речовини утворюються дві складні і одна проста.

Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин: 3. Реакції заміщення – це такі реакції, внаслідок яких атоми простої речовини заміщають атоми якогось елемента у складній речовині. У неорганічній хімії прикладом таких процесів може бути блок реакцій, що характеризують властивості металів: а) взаємодія лужних або лужноземельних металів з водою: 2 Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2  Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2  б) взаємодія металів із кислотами у розчині: Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2  в) взаємодія металів із солями у розчині: Fe + Cu SO 4 = FeSO 4 + Cu г) металотермія: 2Al + Cr 2 O 3  t Al 2 O 3 + 2Cr

4. Реакції обміну – це такі реакції, при яких дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинами. , Н 2 Про). У неорганічній це може бути блок реакцій, що характеризують властивості лугів: а) реакція нейтралізації, що йде з утворенням солі та води: NaOH + HNO 3 = NaNO 3 + H 2 O або в іонному вигляді: ВІН - + Н + = Н 2 Про б ) реакція між лугом і сіллю, що йде з утворенням газу: 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 = CaCl 2 + 2NH 3  + 2 H 2 O в) реакція між лугом і сіллю, що йде з утворенням осаду: Сі SO 4 + 2KOH = Cu(OH) 2  + K 2 SO 4 Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин:

Хімічні реакції у неорганічній хімії 3. По тепловому ефекту: 3.1. Екзотермічні реакції: Екзотермічні реакції - це реакції, що протікають із виділенням енергії у зовнішнє середовище. До них відносяться майже всі реакції сполуки. Екзотермічні реакції, які протікають з виділенням світла, відносять до реакцій горіння, наприклад: 4Р + 5О 2 = 2Р 2 О 5 + Q 3.2. Ендотермічні реакції: Ендотермічні реакції – це реакції, що протікають із поглинанням енергії у зовнішнє середовище. До них відносяться майже всі реакції розкладання, наприклад: Випал вапняку: СаСО 3 t CaO + CO 2  - Q

Хімічні реакції у неорганічній хімії 4. Оборотність процесу: 4.1. Необоротні реакції: Необоротні реакції протікають в умовах лише в одному напрямку. До таких реакцій можна віднести всі реакції обміну, що супроводжуються утворенням осаду, газу або малодисоціюючої речовини (води) і всі реакції горіння: S + O 2 SO 2 ; 4 P + 5O 2  2P 2 O 5 ; Сі SO 4 + 2KOH  Cu(OH) 2  + K 2 SO 4 4.2. Оборотні реакції: Оборотні реакції в цих умовах протікають одночасно у двох протилежних напрямках. Таких реакцій переважна більшість. Наприклад: 2 SO 2 + O 2 2SO 3 N 2 +3H 2 2NH 3

Каталізатори - це речовини, що беруть участь у хімічній реакції і змінюють її швидкість або напрямок, але після закінчення реакції залишаються незмінними якісно та кількісно. 5.1. Некаталітичні реакції: Некаталітичні реакції - це реакції, що йдуть без участі каталізатора: 2HgO t 2Hg + O 2 2Al + 6HCl t 2AlCl 3 + 3H 2 5.2.Каталітичні реакції: t реакції ,MnO 2 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2  P,t CO + NaOH  H-CO-ONa Хімічні реакції в неорганічній хімії 5 . Участь каталізатора

Хімічні реакції у неорганічній хімії 6 . Наявність поверхні поділу фаз 6.1. Гетерогенні реакції: Гетерогенні реакції – це реакції, в яких реагуючі речовини та продукти реакції знаходяться в різних агрегатних станах (у різних фазах): FeO(т) + СО(г)  Fe(т) + СО 2 (г) + Q 2 Al(т) + 3С u С l 2 (р-р) = 3С u(т) + 2AlCl 3 (р-р) CaC 2 (т) + 2H 2 O (ж) = C 2 H 2  + Ca( OH) 2 (р-р) 6.2. Гомогенні реакції: Гомогенні реакції – це реакції, в яких реагуючі речовини та продукти реакції знаходяться в одному агрегатному стані (в одній фазі): 2С 2 Н 6 (г) + 7О 2 (г)  4СО 2 (г) + 6Н 2 О (г) 2 SO 2 (г) + O 2 (г) = 2SO 3 (г) + Q H 2 (г) + F 2 (г) = 2HF (г)

Теми кодифікатора ЄДІ: Класифікація хімічних реакцій в органічній та неорганічній хімії.

Хімічні реакції - це такий вид взаємодії частинок, коли з одних хімічних речовин виходять інші, що відрізняються від них за властивостями та будовою. Речовини, які вступаютьу реакцію - реагенти. Речовини, які утворюютьсяв ході хімічної реакції - продукти.

У ході хімічної реакції руйнуються хімічні зв'язки і утворюються нові.

У ході хімічних реакцій не змінюються атоми, що у реакції. Змінюється лише порядок з'єднання атомів у молекулах. Таким чином, число атомів однієї і тієї ж речовини в ході хімічної реакції не змінюється.

Хімічні реакції класифікують за різними ознаками. Розглянемо основні види класифікації хімічних реакцій.

Класифікація за кількістю та складом реагуючих речовин

За складом та числом реагуючих речовин поділяють реакції, що протікають без зміни складу речовин, та реакції, що протікають зі зміною складу речовин:

1. Реакції, які протікають без зміни складу речовин (A → B)

До таких реакцій у неорганічній хіміїможна віднести алотропні переходи простих речовин з однієї модифікації до іншої:

S ромбічна → S моноклінна.

У органічної хіміїдо таких реакцій відносяться реакції ізомеризації , коли з одного ізомеру під дією каталізатора та зовнішніх факторів виходить інший (як правило, структурний ізомер).

Наприклад, ізомеризація бутану в 2-метилпропан (ізобутан):

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH(CH 3)-CH 3 .

2. Реакції, що протікають із зміною складу

• Реакції з'єднання (A + B + … → D)— це такі реакції, у яких із двох і більше речовин утворюється одна нова складна речовина. У неорганічної хіміїдо реакції з'єднання відносяться реакції горіння простих речовин, взаємодія основних оксидів з кислотними та ін. В органічній хіміїтакі реакції називаються реакціями приєднання. Реакції приєднання — це такі реакції, у ході яких до органічної молекули, що розглядається, приєднується інша молекула. До реакцій приєднання відносяться реакції гідрування(Взаємодія з воднем), гідратації(Приєднання води), гідрогалогенування(Приєднання галогеноводороду), полімеризація(Приєднання молекул один до одного з утворенням довгого ланцюжка) та ін.

Наприклад, гідратація:

CH 2 = CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH

• Реакції розкладання (A → B + C + …)- Це такі реакції, в ході яких з однієї складної молекули утворюється кілька менш складних або простих речовин. При цьому можуть утворюватися як прості, і складні речовини.

Наприклад, при розкладанні пероксиду водню:

2H 2 O 2→ 2H 2 O + O 2 .

В органічній хіміїподіляють власне реакції розкладання та реакції відщеплення . Реакції відщеплення (елімінування) — це такі реакції, у яких відбувається відрив атомів чи атомних груп від вихідної молекули за збереження її вуглецевого скелета.

Наприклад, реакція відщеплення водню (дегідрування) від пропана:

C 3 H 8 → C 3 H 6 + H 2

Як правило, у назві таких реакцій є приставка де. Реакції розкладання в органічній хімії відбуваються, як правило, із розривом вуглецевого ланцюга.

Наприклад, реакція крекінгу бутану(розщеплення на простіші молекули при нагріванні або під дією каталізатора):

C 4 H 10 → C 2 H 4 + C 2 H 6

• Реакції заміщення - Це такі реакції, в ході яких атоми або групи атомів однієї речовини заміщаються на атоми або групи атомів іншої речовини. У неорганічній хімії ці реакції відбуваються за схемою:

AB + C = AC + B.

Наприклад, більш активні галогенивитісняють менш активні сполуки. Взаємодія йодиду каліюз хлором:

2KI + Cl 2 → 2KCl + I 2 .

Заміщатися можуть окремі атоми, і молекули.

Наприкладпри сплавленні менш леткі оксидивитісняють більш леткііз солей. Так, нелеткий оксид кремніювитісняє оксид вуглецю з карбонату натріюпри сплавленні:

Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2

У органічної хімії реакції заміщення - це такі реакції, в ході яких частина органічної молекули заміщається на інші частки. При цьому заміщена частка, як правило, з'єднується з частиною молекули-заступника.

Наприклад, реакція хлорування метану:

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

За кількістю частинок та складом продуктів взаємодії ця реакція більше схожа на реакцію обміну. Проте, за механізмомтака реакція є реакцією заміщення.

• Реакції обміну - Це такі реакції, в ході яких дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинами:

AB + CD = AC + BD

До реакцій обміну відносяться реакції іонного обміну, що протікають у розчинах; реакції, що ілюструють кислотно-основні властивості речовин та інші.

прикладреакції обміну в неорганічній хімії - нейтралізація соляної кислоти лугом:

NaOH + HCl = NaCl + H 2 O

прикладреакції обміну в органічній хімії. лужний гідроліз хлоретану:

CH 3 -CH 2 -Cl + KOH = CH 3 -CH 2 -OH + KCl

Класифікація хімічних реакцій щодо зміни ступеня окиснення елементів, що утворюють речовини

По зміні ступеня окиснення елементівхімічні реакції ділять на окисно-відновні реакції, і реакції, що йдуть без зміни ступенів окисненняхімічні елементи.

• Окисно-відновні реакції (ОВР) - це реакції, в ході яких ступеня окисленняречовин змінюються. При цьому відбувається обмін електронами.

У неорганічної хімії до таких реакцій відносяться, як правило, реакції розкладання, заміщення, сполуки і всі реакції, що йдуть за участю простих речовин. Для вирівнювання ОВР використовують метод електронного балансу(кількість відданих електронів має дорівнювати кількості отриманих) або метод електронно-іонного балансу.

У органічної хімії поділяють реакції окислення та відновлення, залежно від того, що відбувається з органічною молекулою.

Реакції окиснення в органічній хімії- Це реакції, в ході яких зменшується кількість атомів воднюабо збільшується кількість атомів кисню у вихідній органічній молекулі.

Наприклад, окислення етанолу під дією оксиду міді:

CH 3 -CH 2 -OH + CuO → CH 3 -CH = O + H 2 O + Cu

Реакції відновлення в органічній хімії - це реакції, в ході яких збільшується кількість атомів воднюабо зменшується кількість атомів киснюв органічній молекулі.

Наприклад, відновлення оцтового альдегіду воднем:

CH 3 -CH=O + H 2 → CH 3 -CH 2 -OH

• Протолітичні реакції та реакції обміну - Це такі реакції, в ході яких ступеня окислення атомів не змінюються.

Наприклад, нейтралізація їдкого натру азотною кислотою:

NaOH + HNO 3 = H 2 O + NaNO 3

Класифікація реакцій з теплового ефекту

За тепловим ефектом реакції поділяють на екзотермічніі ендотермічні.

Екзотермічні реакції - Це реакції, що супроводжуються виділенням енергії у формі теплоти (+ Q). До таких реакцій відносяться майже всі реакції сполуки.

Винятки- Реакція азотуз киснемз освітою оксиду азоту (II) - ендотермічна:

N 2 + O 2 = 2NO - Q

Реакція газоподібного воднюз твердим йодомтакож ендотермічна:

H 2 + I 2 = 2HI - Q

Екзотермічні реакції, у ході яких виділяється світло, називають реакціями горіння.

Наприклад, горіння метану:

CH 4 + O 2 = CO 2 + H 2 O

Також екзотермічнимиє:

Ендотермічні реакції - Це реакції, що супроводжуються поглинанням енергіїу формі теплоти ( - Q ). Як правило, з поглинанням теплоти йде більшість реакцій розкладання(Реакції, що вимагають тривалого нагрівання).

Наприклад, розкладання вапняку:

CaCO 3 → CaO + CO 2 – Q

Також ендотермічнимиє:

• реакції гідролізу;
• реакції, що йдуть тільки при нагріванні;
• реакції, що протікають тількиза дуже високих температур або під дією електричного розряду.

Наприклад, перетворення кисню на озон:

3O 2 = 2O 3 - Q

У органічної хімії із поглинанням теплоти йдуть реакції розкладання. Наприклад, крекінг пентана:

C 5 H 12 → C 3 H 6 + C 2 H 6 – Q.

Класифікація хімічних реакцій щодо агрегатного стану реагуючих речовин (за фазовим складом)

Речовини можуть існувати у трьох основних агрегатних станах. твердому, рідкомуі газоподібному. За фазовим станомподіляють реакції гомогенніі гетерогенні.

• Гомогенні реакції — це такі реакції, в яких реагуючі речовини та продукти знаходяться в одній фазі, і зіткнення частинок реагують відбувається у всьому обсязі реакційної суміші. До гомогенних реакцій відносять взаємодії рідина-рідинаі газ-газ.

Наприклад, окислення сірчистого газу:

2SO 2(г) + O 2(г) = 2SO 3(г)

• Гетерогенні реакції — це реакції, в яких реагуючі речовини та продукти знаходяться у різних фазах. При цьому зіткнення реагуючих частинок відбувається лише на межі зіткнення фаз. До таких реакцій відносяться взаємодії газ-рідина, газ-тверда фаза, тверда-тверда, і тверда фаза - рідина.

Наприклад, взаємодія Вуглекислий газі гідроксиду кальцію:

CO 2(г) + Ca(OH) 2(р-р) = CaCO 3(тв) + H 2 O

Для класифікації реакцій за фазовим станом корисно вміти визначати фазові стани речовин. Це досить легко зробити, використовуючи знання про будову речовини, зокрема про .

Речовини з іонної, атомноїабо металевою кристалічною решіткою, як правило твердіза звичайних умов; речовини з молекулярними гратами, як правило, рідиниабо газиза звичайних умов.

Зауважте, що при нагріванні або охолодженні речовини можуть переходити з одного фазового стану в інший. У такому разі необхідно орієнтуватися на умови проведення конкретної реакції та фізичні властивості речовини.

Наприклад, отримання синтез-газувідбувається за дуже високих температур, при яких вода - пара:

CH 4(г) + H2O(г) = CO(г) + 3H 2(г)

Таким чином, парова конверсія метану — гомогенна реакція.

Класифікація хімічних реакцій за участю каталізатора

Каталізатор - це така речовина, яка прискорює реакцію, але не входить до складу продуктів реакції. Каталізатор бере участь у реакції, але практичсеки не витрачається в ході реакції. Умовно схему дії каталізатора Допри взаємодії речовин A + Bможна зобразити так: A + K = AK; AK+B=AB+K.

Залежно від наявності каталізатора розрізняють каталітичні та некаталітичні реакції.

• Каталітичні реакції - Це реакції, які йдуть за участю каталізаторів. Наприклад, розкладання бертолетової солі: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 .
• Некаталітичні реакції - Це реакції, які йдуть без участі каталізатора. Наприклад, горіння етану: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.

Всі реакції, що протікають за участю у клітинах живих організмів, протікають за участю спеціальних білкових каталізаторів – ферментів. Такі реакції називають ферментативними.

Докладніше механізм дії та функції каталізаторів розглядаються в окремій статті.

Класифікація реакцій у напрямку

Оборотні реакції - Це реакції, які можуть протікати і в прямому, і в зворотному напрямку, тобто. коли за цих умов продукти реакції можуть взаємодіяти один з одним. До оборотних реакцій належать більшість гомогенних реакцій, етерифікація; реакції гідролізу; гідрування-дегідрування, гідратація-дегідратація; одержання аміаку з простих речовин, окислення сірчистого газу, одержання галогеноводородів (крім фтороводню) та сірководню; синтез метанолу; отримання та розкладання карбонатів та гідрокарбонатів, і т.д.

Необоротні реакції - Це реакції, які протікають переважно в одному напрямку, тобто. продукти реакції не можуть взаємодіяти один з одним за цих умов. Приклади необоротних реакцій: горіння; реакції, що йдуть із вибухом; реакції, що йдуть з утворенням газу, осаду або води у розчинах; розчинення лужних металів у воді; та ін.