химическа реакция

Химия

2022

Обясняваме какво е химична реакция, видовете, които съществуват, тяхната скорост и други характеристики. Също така, физически и химични промени.

Химичните реакции променят молекулярния състав на веществата.

Какво е химическа реакция?

Химични реакции (наричани още химични промени или химични явления) са термодинамични процеси на трансформация на материя. В тези реакции участват двама или повече вещества (реагенти или реагенти), които се променят значително в процеса и могат да се консумират или отделят Енергия за генериране на две или повече вещества, наречени продукти.

Всяка химическа реакция подлага материята на химическа трансформация, променяйки нейната структура и молекулен състав (за разлика от Физически промени които засягат само формата му или Състояние на агрегиране). Химичните промени обикновено произвеждат нови вещества, различни от това, което имахме в началото.

Химическите реакции могат да възникнат спонтанно в природата (без човешка намеса) или могат да бъдат генерирани от хора в лаборатория при контролирани условия.

Много от материалите, които използваме ежедневно, са получени индустриално от по-прости вещества, комбинирани чрез една или повече химични реакции.

Физически и химични промени в материята

Физическите промени в материята са тези, които променят формата й, без да променят нейния състав, тоест без да променят вида на въпросното вещество.

Тези промени са свързани с промени в агрегатното състояние на материята (твърдо, течност, газообразен) и други физически свойства (цвят, плътност, магнетизъми т.н.).

Физическите промени обикновено са обратими, тъй като променят формата или състоянието на материята, но не и нейния състав. Например при кипене Вода Можем да превърнем течност в газ, но получената пара все още се състои от водни молекули. Ако замразим водата, тя преминава в твърдо състояние, но химически все още е същото вещество.

Химичните промени променят разпределението и свързването на атоми на материята, като се постига да се комбинират по различен начин, като по този начин се получават вещества, различни от първоначалните, макар и винаги в еднакъв вид пропорцияТъй като материята не може да бъде създадена или унищожена, а само трансформирана.

Например, ако реагираме вода (H2O) и калий (K), ще получим две нови вещества: калиев хидроксид (KOH) и водород (H2). Това е реакция, която обикновено отделя много енергия и поради това е много опасна.

Характеристики на химична реакция

Химичните реакции обикновено са необратими процеси, тоест те включват образуването или разрушаването на химически връзки между молекули на реагентите, генерирайки загуба или печалба на енергия.

При химична реакция материята се трансформира дълбоко, въпреки че понякога това преустройство не може да се види с просто око. Все пак пропорциите на реагентите могат да бъдат измерени, което се разглежда със стехиометрия.

От друга страна, химичните реакции генерират определени продукти в зависимост от естеството на реагентите, но също и от условията, при които протича реакцията.

Друг важен въпрос при химичните реакции е скоростта, с която те протичат, тъй като контролът на скоростта им е от съществено значение за използването им в индустрия, медицина и др. В този смисъл има методи за увеличаване или намаляване на скоростта на химическа реакция.

Пример е използването на катализатори, вещества, които увеличават скоростта на химичните реакции. Тези вещества не участват в реакциите, а само контролират скоростта, с която протичат. Има и вещества, наречени инхибитори, които се използват по същия начин, но предизвикват обратен ефект, тоест забавят реакциите.

Как се представя химическата реакция?

Химическите реакции са представени с химични уравнения, т.е. формули в който са описани участващите реагенти и получените продукти, често показващи определени условия, присъщи на реакцията, като наличие на топлина, катализатори, светлина и т.н.

Първото химическо уравнение в историята е съставено през 1615 г. от Жан Бегин в един от първите трактати за химия, на Тироциний Chymicum. Днес те са общоприето учение и благодарение на тях можем по-лесно да визуализираме случващото се в определена реакция.

Общият начин за представяне на химическо уравнение е:

Където:

  • А и В са реагентите.
  • C и D са продуктите.
  • да се, б, ° С Й д са стехиометричните коефициенти (те са числа, които показват количеството на реагентите и продуктите), които трябва да се коригират така, че да има еднакво количество от всеки елемент в реагентите и в продуктите. По този начин се изпълнява Законът за запазване на масата (който установява, че маса нито се създава, нито се унищожава, а само се трансформира).

При химическа реакция атомите се пренареждат, за да образуват нови вещества.

Видове и примери за химични реакции

Химичните реакции могат да бъдат класифицирани според вида на реагентите, които реагират. Въз основа на това могат да се разграничат неорганични химични реакции и органични химични реакции. Но първо е важно да знаете някои от символите, които се използват за представяне на тези реакции чрез химически уравнения:

Неорганични реакции. Включете неорганични съединения, и могат да бъдат класифицирани, както следва:

  • Според вида на трансформацията.
    • Реакции на синтез или добавяне. Две вещества се комбинират, за да се получи различно вещество. Например:
    • Реакции на разлагане. Едно вещество се разпада на простите си компоненти или едно вещество реагира с друго и се разпада на други вещества, които съдържат неговите компоненти. Например:
    • Реакции на изместване или заместване. Съединение или елемент заема мястото на друго в съединение, като го заменя и го оставя свободен. Например:
    • Реакции на двойно заместване. Два реагента обменят съединения или химични елементи едновременно. Например:
  • Според вида и формата на обменяната енергия.
    • Ендотермични реакции. Топлината се абсорбира, за да може да настъпи реакцията. Например:
    • Екзотермични реакции. При настъпване на реакцията се отделя топлина. Например:
    • Ендолумни реакции. Необходими светлина за да настъпи реакцията. Например: фотосинтеза.
    • Екзосветли реакции. Когато реакцията настъпи, се излъчва светлина. Например:
    • Ендоелектрични реакции. Необходими електрическа енергия за да настъпи реакцията. Например:
    • Екзоелектрични реакции. Електрическата енергия се освобождава или генерира, когато настъпи реакцията. Например:

  • Според скоростта на реакция.
    • Бавни реакции Количеството консумирани реагенти и количеството на образуваните продукти за даден момент е много малко. Например: окисляването на желязото. Това е бавна реакция, която виждаме ежедневно в железни предмети, които са ръждясали. Ако тази реакция не беше бавна, нямаше да имаме много стари железни конструкции в днешния свят.
    • Бързи реакции. Количеството консумирани реагенти и количеството на образуваните продукти за даден момент е голямо. Например: реакцията на натрий с вода е реакция, която освен че протича бързо, е много опасна.
  • Според вида на участващите частици.
    • Реакции киселинно-алкална. Прехвърлят се протони (Н +). Например:
    • Окислително-редукционни реакции. Прехвърлят се електрони. При този тип реакция трябва да разгледаме степента на окисление на участващите елементи. Ако степента на окисление на даден елемент се увеличава, той се окислява, ако намалява, намалява. Например: при тази реакция желязото се окислява и кобалтът се редуцира.
  • Според посоката на реакцията.
    • Обратими реакции. Те вървят и в двете посоки, тоест продуктите могат отново да станат реагенти. Например:
    • Необратими реакции. Те се срещат само в един смисъл, тоест реагентите се трансформират в продукти и обратният процес не може да се случи. Например:

Органични реакции. Те включват органични съединения, които са свързани с основата на живота. Те зависят от вида на органичното съединение за тяхната класификация, тъй като всяка функционална група има редица специфични реакции. Например алкани, алкени, алкини, алкохоли, кетони, алдехиди, етери, естери, нитрили и др.

Някои примери за реакции на органични съединения са:

  • Халогениране на алкани. Водородът на алкана се заменя със съответния халоген.
  • Изгаряне на алкани. Алканите реагират с кислород, за да дадат въглероден двуокис и вода. Този тип реакция освобождава голямо количество енергия.
  • Халогениране на алкени. Два от водородите, присъстващи върху въглеродите, които образуват двойната връзка, се заменят.
  • Хидрогениране на алкени. Към двойната връзка се добавят два водорода, като по този начин се получава съответният алкан. Тази реакция протича в присъствието на катализатори като платина, паладий или никел.

Значението на химичните реакции

Както фотосинтезата, така и дишането са примери за химични реакции.

Химическите реакции са фундаментални за съществуването и разбирането на света, какъвто го познаваме. Промените, на които материята претърпява при естествени или създадени от човека условия (и които често генерират ценни материали) са само един пример. Най-голямото доказателство за важността на химичните реакции е самият живот във всичките му изрази.

Съществуването на живи същества всички видове е възможно само благодарение на реакционната способност на материята, която позволи на първите клетъчни форми на живот да обменят енергия с околната среда чрез метаболитни пътища, тоест чрез последователности от химични реакции, които дават повече полезна енергия, отколкото е консумирана.

Например в нашето ежедневие дишане Състои се от множество химични реакции, които също присъстват в фотосинтеза от растения.

Скорост на химическа реакция

Химичните реакции изискват определено време за протичане, което варира в зависимост от естеството на реагентите и средата, в която протича реакцията.

Факторите, които влияят върху скоростта на химичните реакции обикновено са:

  • Покачване на температурата Високите температури са склонни да увеличат скоростта на химичните реакции.
  • Повишено налягане. Увеличаването на налягането обикновено увеличава скоростта на химичните реакции. Това обикновено се случва, когато вещества, които са чувствителни към промени в налягането, като газове, реагират. В случай на течности и твърди вещества, промените в налягането не причиняват значителни промени в скоростта на техните реакции.
  • Агрегационно състояние, в което са реагентите. Твърдите вещества са склонни да реагират по-бавно от течностите или газовете, въпреки че скоростта също ще зависи от реактивността на всяко вещество.
  • Използване на катализатори (вещества, които се използват за увеличаване на скоростта на химичните реакции). Тези вещества не участват в реакциите, а само контролират скоростта, с която протичат. Има и вещества, наречени инхибитори, които се използват по същия начин, но предизвикват обратен ефект, тоест забавят реакциите.
  • Светлинна енергия (Светлина). Някои химични реакции се ускоряват, когато светлината е осветена върху тях.
  • Концентрация на реагента. Повечето химични реакции се случват по-бързо, ако имат висока концентрация на техните реагенти.
!-- GDPR -->