Химические реакции

Химические реакции

Хими́ческая реа́кция — превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции). В отличие от ядерных реакций, при химических реакциях ядра атомов не меняются, в частности не изменяется их общее число, изотопный состав химических элементов, при этом происходит перераспределение электронов и ядер и образуются новые химические вещества.

Химические реакции происходят при смешении или физическом контакте реагентов самопроизвольно, при нагревании, участии катализаторов (катализ), действии света (фотохимические реакции), электрического тока (электродные процессы), ионизирующих излучений (радиационно-химические реакции), механического воздействия (механохимические реакции), в низкотемпературной плазме (плазмохимические реакции) и т. п. Взаимодействие молекул между собой происходит по цепному маршруту: ассоциация – электронная изомеризациядиссоциация, в котором активными частицами являются радикалы,ионы, координационно-ненасыщенные соединения. Скорость химической реакции определяется концентрацией активных частиц и разницей между энергиями связи разрываемой и образуемой.

Содержание

Классификация

Существует большое количество признаков, по которым можно классифицировать химические реакции.

По фазовому составу реагирующей системы

  • Гомогенные гомофазные реакции. В реакциях такого типа реакционная смесь является гомогенной, а реагенты и продукты принадлежат одной и той же фазе. Примером таких реакций могут служить реакции ионного обмена, например, нейтрализация кислоты и щелочи в растворе:
NaOH(раств.) + HCl(раств.) NaCl(раств.) + H2O(жидкость)
  • Гетерогенные гетерофазные реакции. В этом случае реагенты находятся в разном фазовом состоянии, продукты реакции также могут находиться в любом фазовом состоянии. Реакционный процесс протекает на границе раздела фаз. Примером может служить реакция солей угольной кислоты (карбонатов) с кислотами Бренстеда:
CO3(твердое) + 2HCl(раств.) Cl2(раств.) + CO2(газ) + H2O(жидкость)
  • Гетерогенные гомофазные реакции. Такие реакции протекают в пределах одной фазы, однако реакционная смесь является гетерогенной. Например, реакция образования хлорида аммония из газообразных хлороводорода и аммиака:
NH3(газ) + HCl(газ) NH4Cl(твердое)
  • Гомогенные гетерофазные реакции. Реагенты и продукты в такой реакции существуют в пределах одной фазы, однако реакция протекает на поверхности раздела фаз. Примером таких реакций являются некоторые гетерогенно-каталитические реакции, например, реакция синтеза аммиака из водорода и азота:
N2(газ) + 3H2(газ) 2 NH3(газ) (катализатор Pt)

По изменению степеней окисления реагентов

В данном случае различают

  • Окислительно-восстановительные реакции, в которых атомы одного элемента (окислителя) восстанавливаются, то есть понижают свою степень окисления, а атомы другого элемента (восстановителя) окисляются, то есть повышают свою степень окисления. Частным случаем окислительно-восстановительных реакций являются реакции диспропорционирования, в которых окислителем и восстановителем являются атомы одного и того же элемента, находящиеся в разных степенях окисления.

Пример окислительно-восстановительной реакции — горение водорода (восстановитель) в кислороде (окислитель) с образованием воды:

2H2 + O2 = 2H2O

Пример реакции диспропорционирования — реакция разложения нитрата аммония при нагревании. Окислителем в данном случае выступает азот (+5) нитрогруппы, а восстановителем — азот (-3) катиона аммония:

NH4NO3 = N2O + 2H2O (до 250 °C)
  • Не окислительно-восстановительные реакции — соответственно, реакции, в которых не происходит изменения степеней окисления атомов, например, указанная выше реакция нейтрализации.

По тепловому эффекту реакции

Все реакции сопровождаются тепловыми эффектами. При разрыве химических связей в реагентах выделяется энергия, которая, в основном, идет на образование новых химических связей. В некоторых реакциях энергии этих процессов близки, и в таком случае общий тепловой эффект реакции приближается к нулю. В остальных случаях можно выделить:

Тепловой эффект реакции (энтальпию реакции, ΔrH), часто имеющий очень важное значение, можно вычислить по закону Гесса, если известны энтальпии образования реагентов и продуктов. Когда сумма энтальпий продуктов меньше суммы энтальпий реагентов (ΔrH < 0) наблюдается выделение тепла, в противном случае (ΔrH > 0) — поглощение.

По типу превращений реагирующих частиц

  • соединения: \mathrm{2 \ Cu + \ O_2 \longrightarrow 2 \ CuO}
  • разложения: \mathrm{2 \ HgO \longrightarrow 2 \ Hg + \ O_2 \uparrow}
  • замещения: \mathrm{Fe + \ CuSO_4 \longrightarrow \ FeSO_4 + \ Cu}
  • обмена (тип реакции-нейтрализация): \mathrm{NaOH + \ HCl \longrightarrow \ NaCl + \ H_2O}
  • обмена (тип реакции-обмена):\mathrm{H_2S +\ 2\ NaOH \longrightarrow \ Na_2S + \ 2\ H_2O}

Химические реакции всегда сопровождаются физическими эффектами: поглощением и выделением энергии, например в виде теплопередачи, изменением агрегатного состояния реагентов, изменением окраски реакционной смеси и др. Именно по этим физическим эффектам часто судят о протекании химических реакций.

Химические процессы, протекающие в веществе, отличаются и от физических процессов, и от ядерных превращений. В физических процессах каждое из участвующих веществ сохраняет неизменным свой состав (хотя вещества могут образовывать смеси), но могут изменять внешнюю форму или агрегатное состояние.

В химических процессах (химических реакциях) получаются новые вещества с отличными от реагентов свойствами, но никогда не образуются атомы новых элементов. В атомах же участвующих в реакции элементов обязательно происходят видоизменения электронной оболочки.

В ядерных реакциях происходят изменения в атомных ядрах всех участвующих элементов, что приводит к образованию атомов новых элементов.

С помощью химических реакций можно получать практически важные вещества, которые в природе находятся в ограниченных количествах, например азотные удобрения, либо вообще не встречаются по каким-либо причинам, например сульфаниламиды и другие синтетические лекарственные препараты, полиэтилен и другие пластмассы. Химия позволяет синтезировать новые, неизвестные природе вещества, необходимые для жизнедеятельности человека. Вместе с тем, неумелое или безответственное химическое воздействие на окружающую среду и на протекающие природные процессы может привести к нарушению установившихся естественных химических циклов, что делает актуальной экологическую проблему (загрязнение окружающей среды) и усложняет задачу рационального использования природных ресурсов и сохранения естественной среды обитания на Земле.

См. также

Литература

Ссылки

Иконка портала Химический портал — мир химии, веществ и превращений на страницах Википедии.


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Химические реакции" в других словарях:

  • Химические реакции — ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ, превращение одних веществ (реагентов) в другие (продукты), отличные по химическому составу и (или) строению; сопровождаются разрывом одних и образованием других химических связей. Протекают при смешении реагентов… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • Химические реакции — Этим термином называется тот процесс, во время которого взятые тела превращаются в новые, ранее не существовавшие. В русском языке мы имеем два слова для выражения этого понятия: X. взаимодействие и X. превращение. Из них нужно отдать… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • химические реакции — [chemical reactions] превращение одних веществ в другие, отличные от исходных по химическому составу или строению. Общее число атомов каждого данного элемента, а также сами химические элементы, составляющим вещества, остаются в химической реакции …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ — Равновесие. Вещества вступают в химические реакции потому, что при этом уменьшается энергия системы, т.е. электронная конфигурация продуктов реакции оказывается энергетически более выгодной, чем конфигурация исходных реагентов. (Правда, есть еще… …   Энциклопедия Кольера

  • Химические реакции —         см. Реакции химические …   Большая советская энциклопедия

  • радиационно-химические реакции — [radiation chemical reactions] реакции, происходящие вследствие поглощения веществом энергии радиоактивного излучения. Характеризуется радиационным выходом G числом частиц (атомов, молекул, ионов, радикалов, ионрадикалов), образованных или… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ — РАДИАЦИОННО ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ, совокупность химических и физико химических превращений веществ, инициированная действием ионизирующего излучения (см. ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ). В газовой фазе первичными продуктами являются ионы (см. ИОНЫ) и… …   Энциклопедический словарь

  • ЦЕПНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ — реакции, каждый элементарный акт к рых связан с появлением активной частицы (атома, свободного радикала или иона), реагирующей далее. Напр., при действии света на смесь хлора и водорода молекулы хлора распадаются на свободные атомы С12 > 2С1;… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • РАДИАЦИбННО-ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ — совокупность хим. и физ. хим. превращений в в под действием ионизирующего излучения. Предшествующие этим превращениям физ. процессы взаимод. излучения с в вом обычно также рассматривают как стадию Р. х. р. Нек рые из этих процессов и превращений… …   Химическая энциклопедия

  • КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ — сложные реакции, скорость к рых периодически меняется во времени. К. х. р. могут возникать при проведении нек рых пром. процессов, лежат в основе ряда важных биол. процессов, например генерации нервных импульсов …   Большой энциклопедический политехнический словарь

Книги

Другие книги по запросу «Химические реакции» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.