تصنيف التفاعلات الكيميائية في الكيمياء العضوية. تصنيف التفاعلات الكيميائية في الكيمياء غير العضوية عرض تقديمي لدرس للسبورة البيضاء التفاعلية في الكيمياء حول هذا الموضوع. تصنيف التفاعلات الكيميائية بوجود عامل مساعد

ثيمات استخدام المبرمج: تصنيف تفاعلات كيميائيةفي العضوية وليس الكيمياء العضوية.

تفاعلات كيميائية - هذا نوع من تفاعل الجسيمات ، عندما يكون من واحد مواد كيميائيةيتم الحصول على البعض الآخر ، ويختلف عنهم في الخصائص والبنية. المواد التي أدخلفي رد فعل - الكواشف. المواد التي شكلتخلال تفاعل كيميائي منتجات.

أثناء تفاعل كيميائي ، تنكسر الروابط الكيميائية وتتشكل روابط جديدة.

أثناء التفاعلات الكيميائية ، لا تتغير الذرات المشاركة في التفاعل. فقط ترتيب ارتباط الذرات في الجزيئات يتغير. هكذا، لا يتغير عدد ذرات نفس المادة أثناء تفاعل كيميائي.

يتم تصنيف التفاعلات الكيميائية وفقًا لمعايير مختلفة. ضع في اعتبارك الأنواع الرئيسية لتصنيف التفاعلات الكيميائية.

التصنيف حسب عدد وتكوين المواد المتفاعلة

وفقًا لتكوين وعدد المواد المتفاعلة ، يتم تقسيم التفاعلات التي تحدث دون تغيير في تكوين المواد ، والتفاعلات التي تحدث مع تغيير في تكوين المواد:

1. ردود الفعل تجري دون تغيير تركيبة المواد (أ → ب)

لمثل هذه ردود الفعل في الكيمياء غير العضويةيمكن أن تعزى التحولات المتآصلة للمواد البسيطة من تعديل إلى آخر:

S معينية → أحادي الميل.

في الكيمياء العضويةردود الفعل هذه تفاعلات الأزمرة ، عندما يتم الحصول على أيزومر آخر من أيزومر واحد تحت تأثير عامل حفاز وعوامل خارجية (كقاعدة عامة ، أيزومر بنيوي).

علي سبيل المثال، أزمرة البيوتان إلى 2-ميثيل بروبان (أيزوبيوتان):

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

2. ردود الفعل التي تحدث مع تغيير في التكوين

تفاعلات اقتران (A + B + ... → د)- هذه تفاعلات تتكون فيها مادة مركبة جديدة من مادتين أو أكثر. في الكيمياء غير العضويةيشمل التفاعل المركب تفاعلات الاحتراق للمواد البسيطة ، وتفاعل الأكاسيد القاعدية مع الأحماض ، إلخ. الكيمياء غير العضويةردود الفعل هذه تسمى ردود الفعل انضمام. تفاعلات الإضافة — هذه تفاعلات يرتبط فيها جزيء آخر بالجزيء العضوي المعني. تشمل تفاعلات الإضافة التفاعلات الهدرجة(التفاعل مع الهيدروجين) ، ترطيب(توصيل المياه) ، الهالوجين المائي(إضافة هاليد الهيدروجين) ، البلمرة(ارتباط الجزيئات ببعضها البعض بتكوين سلسلة طويلة) ، إلخ.

علي سبيل المثال، ترطيب:

CH 2 \ u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2-OH

تفاعلات التحلل (أ → ب + ج + ...)هذه تفاعلات يتم خلالها تكوين عدة مواد أقل تعقيدًا أو بسيطة من جزيء معقد واحد. في هذه الحالة ، يمكن تشكيل كل من المواد البسيطة والمعقدة.

علي سبيل المثال، عند التحلل بيروكسيد الهيدروجين:

2H2O2→ 2H 2 O + O 2.

الكيمياء غير العضويةافصل بين تفاعلات التحلل الفعلي وتفاعلات الانقسام . تفاعلات الانقسام (القضاء) — هذه هي التفاعلات التي يتم فيها فصل الذرات أو المجموعات الذرية عن الجزيء الأصلي مع الحفاظ على هيكلها الكربوني.

علي سبيل المثال، تفاعل استخراج الهيدروجين (نزع الهيدروجين) من البروبان:

ج 3 س 8 ← ج 3 س 6 + ح 2

كقاعدة عامة ، باسم ردود الفعل هذه هناك بادئة "de". تحدث تفاعلات التحلل في الكيمياء العضوية ، كقاعدة عامة ، مع انقطاع في سلسلة الكربون.

علي سبيل المثال، تفاعل تكسير البيوتان(الانقسام إلى جزيئات أبسط عند تسخينها أو تحت تأثير عامل حفاز):

ج 4 س 10 - ج 2 س 4 + ج 2 س 6

تفاعلات الاستبدال - هذه تفاعلات يتم فيها استبدال ذرات أو مجموعات ذرات من مادة ما بذرات أو مجموعات من ذرات مادة أخرى. في الكيمياء غير العضوية تستمر ردود الفعل هذه وفقًا للمخطط:

AB + C = AC + B.

علي سبيل المثال، اكثر نشاطا الهالوجيناتتحل محل المركبات الأقل نشاطًا. تفاعل يوديد البوتاسيوممع الكلور:

2KI + Cl 2 → 2KCl + I 2.

يمكن استبدال كل من الذرات الفردية والجزيئات.

علي سبيل المثال، عندما تنصهر أكاسيد متطايرة أقلدفع للخارج أكثر تقلبًامن الأملاح. نعم ، غير متطاير أكسيد السيليكونيزيح أول أكسيد الكربون من كربونات الصوديومعند الذوبان:

Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2

في الكيمياء العضوية تفاعلات الاستبدال هي ردود الفعل التي جزء من جزيء عضوي استبدال لجزيئات أخرى. في هذه الحالة ، يتحد الجسيم المستبدل ، كقاعدة عامة ، مع جزء من الجزيء البديل.

علي سبيل المثال، تفاعل كلورة الميثان:

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + حمض الهيدروكلوريك

من حيث عدد الجسيمات وتكوين نواتج التفاعل ، فإن هذا التفاعل يشبه إلى حد كبير تفاعل التبادل. لكن، عن طريق الآليةمثل هذا التفاعل هو رد فعل الاستبدال.

تبادل ردود الفعل هي ردود الفعل التي اثنين مواد معقدةتبادل مكوناتها:

AB + CD = AC + BD

ردود الفعل الصرف تفاعلات التبادل الأيونيتتدفق في الحلول تفاعلات توضح الخصائص الحمضية القاعدية للمواد وغيرها.

مثالتبادل التفاعلات في الكيمياء غير العضوية - التحييد حمض الهيدروكلوريكقلوي:

هيدروكسيد الصوديوم + حمض الهيدروكلوريك \ u003d NaCl + H 2 O

مثالتبادل التفاعلات في الكيمياء العضوية - التحلل المائي القلوي من كلورو إيثان:

CH 3 -CH 2 -Cl + KOH \ u003d CH 3 -CH 2 -OH + KCl

تصنيف التفاعلات الكيميائية عن طريق تغيير درجة أكسدة العناصر المكونة للمواد

عن طريق تغيير حالة أكسدة العناصرتنقسم التفاعلات الكيميائية إلى تفاعلات الأكسدة والاختزال، وردود الفعل مستمرة لا يوجد تغيير في حالات الأكسدة العناصر الكيميائية.

تفاعلات الأكسدة والاختزال (ORD) هي ردود الفعل التي الأكسدةمواد يتغيرون. في القيام بذلك ، هناك تبادل الإلكترونات.

في الكيمياء غير العضوية تتضمن هذه التفاعلات ، كقاعدة عامة ، تفاعلات التحلل والاستبدال والمركبات وجميع التفاعلات التي تتضمن مواد بسيطة. يتم استخدام الطريقة لمعادلة الإجمالي توازن إلكتروني(يجب أن يكون عدد الإلكترونات المتبرع بها مساويًا لعدد الإلكترونات المتلقاة) أو طريقة توازن الإلكترون أيون.

في الكيمياء العضوية تفاعلات الأكسدة والاختزال المنفصلة ، اعتمادًا على ما يحدث للجزيء العضوي.

تفاعلات الأكسدة الكيمياء غير العضويةهي ردود الفعل التي عدد ذرات الهيدروجين يتناقصأو يزداد عدد ذرات الأكسجين في الجزيء العضوي الأصلي.

علي سبيل المثال، أكسدة الإيثانول تحت تأثير أكسيد النحاس:

CH 3 -CH 2 -OH + CuO → CH 3 -CH \ u003d O + H 2 O + Cu

ردود فعل الانتعاش في الكيمياء العضوية ، هذه هي التفاعلات التي يزداد عدد ذرات الهيدروجينأو عدد ذرات الأكسجين يتناقصفي جزيء عضوي.

علي سبيل المثال، التعافي أسيتالدهيد هيدروجين:

CH 3 -CH \ u003d O + H 2 → CH 3 -CH 2-OH

تفاعلات بروتينية وتبادل تفاعلات - هذه تفاعلات لا تتغير فيها حالات أكسدة الذرات.

علي سبيل المثال، تحييد الصودا الكاوية حمض النيتريك:

هيدروكسيد الصوديوم + HNO 3 \ u003d H 2 O + NaNO 3

تصنيف التفاعلات بالتأثير الحراري

وفقًا للتأثير الحراري ، يتم تقسيم التفاعلات إلى طارد للحرارةو ماص للحرارة.

تفاعلات طاردة للحرارة هي تفاعلات مصحوبة بإطلاق طاقة على شكل حرارة (+ س). تشمل هذه التفاعلات جميع التفاعلات المركبة تقريبًا.

استثناءات- تفاعل نتروجينمع الأكسجينمع التعليم أكسيد النيتريك (II) - ماص للحرارة:

N 2 + O 2 \ u003d 2NO - س

تفاعل غازي هيدروجينمع الصعب اليودايضا ماص للحرارة:

H 2 + I 2 \ u003d 2HI - س

تسمى التفاعلات الطاردة للحرارة التي ينطلق فيها الضوء بردود الفعل. احتراق.

علي سبيل المثال، احتراق الميثان:

CH 4 + O 2 \ u003d CO 2 + H 2 O

ايضا طارد للحرارةنكون:

تفاعلات ماصة للحرارة هي ردود الفعل التي امتصاص الطاقةعلى شكل حرارة ( - س ). كقاعدة عامة ، تستمر معظم التفاعلات مع امتصاص الحرارة. تقسيم(ردود الفعل التي تتطلب تدفئة طويلة).

علي سبيل المثال، تقسيم حجر الكلس:

كربونات الكالسيوم 3 → CaO + CO 2 - س

ايضا ماص للحرارةنكون:

تفاعلات التحلل المائي;
ردود الفعل التي تحدث فقط عند تسخينها;
ردود الفعل التي تحدث فقطفي درجات حرارة عالية جدًا أو تحت تأثير التفريغ الكهربائي.

علي سبيل المثال، تحويل الأكسجين إلى أوزون:

3O 2 \ u003d 2O 3 - س

في الكيمياء العضوية مع امتصاص الحرارة ، تحدث تفاعلات التحلل. علي سبيل المثال، تكسير البنتان:

ج 5 س 12 ← ج 3 س 6 + ج 2 س 6 - س.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب حالة تراكم المواد المتفاعلة (عن طريق تكوين الطور)

يمكن أن توجد المواد في ثلاث حالات رئيسية للتجميع - صلب, سائلو الغازي. حسب حالة المرحلةمشاركة ردود الفعل متجانسو غير متجانسة.

ردود فعل متجانسة هي التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة والمنتجات في مرحلة واحدة، ويحدث تصادم الجسيمات المتفاعلة في الحجم الكامل لخليط التفاعل. تتضمن التفاعلات المتجانسة التفاعلات سائل - سائلو غاز-غاز.

علي سبيل المثالالأكسدة غاز حامض:

2SO 2 (ز) + O 2 (ز) = 2SO 3 (ز)

تفاعلات غير متجانسة هي التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة والمنتجات في مراحل مختلفة. في هذه الحالة ، يحدث تصادم الجسيمات المتفاعلة فقط عند حدود المرحلة. تتضمن هذه التفاعلات التفاعلات الغازية السائلة ، والغازية الصلبة ، والصلبة الصلبة ، والصلبة السائلة.

علي سبيل المثال، تفاعل نشبع و هيدروكسيد الكالسيوم:

CO 2 (g) + Ca (OH) 2 (محلول) \ u003d CaCO 3 (tv) + H 2 O

لتصنيف التفاعلات وفقًا لحالة المرحلة ، من المفيد أن تكون قادرًا على التحديد حالات المرحلة من المواد. من السهل جدًا القيام بذلك ، باستخدام المعرفة حول بنية المادة ، على وجه الخصوص ، حول.

المواد ذات أيوني, الذريأو معدني شعرية الكريستال ، مستخدم صلبفي ظل ظروف طبيعية؛ المواد مع شعرية جزيئية، مستخدم، السوائلأو غازاتفي ظل ظروف طبيعية.

يرجى ملاحظة أنه عند تسخينها أو تبريدها ، يمكن أن تتغير المواد من حالة مرحلة إلى أخرى. في هذه الحالة ، من الضروري التركيز على شروط إجراء رد فعل معين و الخصائص الفيزيائيةمواد.

علي سبيل المثال، يستلم غاز التوليفيحدث في درجات حرارة عالية جدا ، حيث الماء - البخار:

CH 4 (g) + H2O (g) \ u003d CO (g) + 3H 2 (g)

حتى البخار اصلاح الميثان — رد فعل متجانس.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب مشاركة المحفز

المحفز هو مادة تسرع التفاعل ولكنها ليست جزءًا من نواتج التفاعل. المحفز يشارك في التفاعل ، لكنه لا يستهلك عمليا أثناء التفاعل. تقليديا ، مخطط المحفز لفي تفاعل المواد أ + بيمكن تصويرها على النحو التالي: A + K = AK ؛ AK + B = AB + K.

اعتمادًا على وجود محفز ، يتم تمييز التفاعلات التحفيزية وغير التحفيزية.

ردود الفعل المحفزة هي ردود الفعل التي تحدث بمشاركة المحفزات. على سبيل المثال ، تحلل ملح برتوليت: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
التفاعلات غير التحفيزية هي ردود الفعل التي تحدث دون مشاركة عامل حفاز. على سبيل المثال ، احتراق الإيثان: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.

تستمر جميع التفاعلات التي تحدث بمشاركة الكائنات الحية في الخلايا بمشاركة محفزات بروتينية خاصة - إنزيمات. هذه التفاعلات تسمى الأنزيمية.

يتم النظر في آلية عمل ووظائف المحفزات بمزيد من التفصيل في مقال منفصل.

تصنيف التفاعلات حسب الاتجاه

ردود فعل عكسية - هذه ردود أفعال يمكن أن تستمر في الاتجاهين الأمامي والخلفي ، أي عندما ، في ظل ظروف معينة ، يمكن أن تتفاعل نواتج التفاعل مع بعضها البعض. تشمل التفاعلات العكسية معظم التفاعلات المتجانسة ، الأسترة ؛ تفاعلات التحلل المائي الهدرجة - نزع الهدرجة ، الهدرجة - الجفاف. إنتاج الأمونيا من مواد بسيطة ، وأكسدة ثاني أكسيد الكبريت ، وإنتاج هاليدات الهيدروجين (باستثناء فلوريد الهيدروجين) وكبريتيد الهيدروجين ؛ تخليق الميثانول الحصول على الكربونات والهيدروكربونات وتحللها ، إلخ.

ردود فعل لا رجوع فيها هي ردود الفعل التي تسير في الغالب في اتجاه واحد ، أي لا يمكن أن تتفاعل منتجات التفاعل مع بعضها البعض في ظل ظروف معينة. أمثلة على التفاعلات التي لا رجعة فيها: الاحتراق ؛ تفاعلات متفجرة التفاعلات التي تبدأ بتكوين الغاز أو الرواسب أو الماء في المحاليل ؛ تحلل الفلزات القلويةفي الماء؛ وإلخ.

تفاعلات كيميائية- هذه عمليات نتج عنها تشكل بعضها الآخر من بعض المواد ، وتختلف عنها في التركيب و (أو) البنية.

تصنيف التفاعل:

أنا. وفقًا لعدد وتكوين المواد المتفاعلة ومنتجات التفاعل:

1) التفاعلات التي تحدث دون تغيير تركيبة المادة:

في الكيمياء غير العضوية ، هذه ردود أفعال لتحويل بعض التعديلات المتآصلة إلى أخرى:

C (الجرافيت) → C (الماس) ؛ P (أبيض) → P (أحمر).

في الكيمياء العضوية ، هذه هي تفاعلات الأزمرة - تفاعلات ، ونتيجة لذلك تتشكل جزيئات مواد أخرى من نفس التركيب النوعي والكمي من جزيئات مادة واحدة ، أي بنفس الصيغة الجزيئية لكن بنية مختلفة.

CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH-CH 3

ن-بيوتان 2-ميثيل بروبان (أيزوبيوتان)

2) التفاعلات التي تحدث مع تغير في تركيب المادة:

أ) التفاعلات المركبة (في الكيمياء العضوية للإضافة) - التفاعلات التي يتم خلالها تكوين مادة أكثر تعقيدًا من مادتين أو أكثر: S + O 2 → SO 2

في الكيمياء العضوية ، هذه هي تفاعلات الهدرجة ، الهالوجين ، الهلجنة المائية ، الترطيب ، البلمرة.

CH 2 \ u003d CH 2 + HOH → CH 3 - CH 2 OH

ب) تفاعلات التحلل (في الكيمياء العضوية ، الإزالة ، الإزالة) - التفاعلات التي يتم خلالها تكوين عدة مواد جديدة من مادة معقدة واحدة:

CH 3 - CH 2 OH → CH 2 \ u003d CH 2 + H 2 O

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2

في الكيمياء العضوية ، أمثلة على تفاعلات الانقسام هي نزع الهيدروجين ، الجفاف ، نزع الهالوجين ، والتكسير.

ج) تفاعلات الاستبدال - تفاعلات الذرات فيها مادة بسيطةاستبدال ذرات بعض العناصر في مادة معقدة (في الكيمياء العضوية ، غالبًا ما تكون مادتان معقدتان متفاعلتان ومنتجات تفاعل).

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl ؛ 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

أمثلة تفاعلات الاستبدال غير المصحوبة بتغيير في حالات أكسدة الذرات قليلة للغاية. وتجدر الإشارة إلى تفاعل أكسيد السيليكون مع أملاح الأحماض المحتوية على الأكسجين والتي تتوافق مع الأكاسيد الغازية أو المتطايرة:

CaCO 3 + SiO 2 \ u003d CaSiO 3 + CO 2

Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 = ZCaSiO 3 + P 2 O 5

د) تفاعلات التبادل - تفاعلات يتم خلالها تبادل مادتين معقدتين الأجزاء المكونة لهما:

هيدروكسيد الصوديوم + حمض الهيدروكلوريك → NaCl + H 2 O ،
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O

ثانيًا. عن طريق تغيير حالات أكسدة العناصر الكيميائية التي تشكل المواد

1) التفاعلات التي تحدث مع تغير في حالات الأكسدة أو OVR:

∙ 2 | N +5 + 3e - → N +2 (عملية الاختزال ، عنصر - عامل مؤكسد) ،

∙ 3 | Cu 0-2e - → Cu +2 (عملية الأكسدة ، عنصر - عامل اختزال) ،

8HNO 3 + 3Cu → 3Cu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

الكيمياء غير العضوية:

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH – CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH

2) التفاعلات التي تحدث دون تغيير حالات أكسدة العناصر الكيميائية:

Li 2 O + H 2 O → 2LiOH ،
HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O

ثالثا. عن طريق التأثير الحراري

1) تستمر التفاعلات الطاردة للحرارة مع إطلاق الطاقة:

C + O 2 → CO 2 + Q ،
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q

2) تستمر التفاعلات الماصة للحرارة مع امتصاص الطاقة:

СaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

ج 12 س 26 - ص 6 س 14 + ج 6 س 12 - ق

رابعا. بواسطة حالة التجميعالمتفاعلات

1) التفاعلات غير المتجانسة - التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ومنتجات التفاعل في حالات مختلفة من التجميع:

Fe (tv) + CuSO 4 (محلول) → Cu (tv) + FeSO 4 (محلول) ،
CaC 2 (تلفزيون) + 2H 2 O (l) → Ca (OH) 2 (محلول) + C 2 H 2 (g)

2) التفاعلات المتجانسة - التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ومنتجات التفاعل في نفس حالة التجميع:

H 2 (g) + Cl 2 (g) → 2HCl (g) ،
2C 2 H 2 (g) + 5O 2 (g) → 4CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

الخامس. حسب مشاركة المحفز

1) التفاعلات غير التحفيزية التي تحدث بدون مشاركة عامل حفاز:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O، C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

2) التفاعلات التحفيزية التي تحدث بمشاركة المحفزات:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

السادس. تجاه

1) ردود الفعل التي لا رجعة فيها تستمر في ظل هذه الظروف في اتجاه واحد فقط:

ج 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

2) تستمر التفاعلات العكسية في ظل هذه الظروف في وقت واحد في اتجاهين متعاكسين: N 2 + 3H 2 2NH 3

سابعا. حسب آلية التدفق

1) آلية راديكالية.

أ: ب → أ + + ب

يحدث انشقاق رابطة متجانسة (مكافئة). أثناء التمزق الانحلالي ، يتم تقسيم زوج من الإلكترونات التي تشكل رابطة بطريقة بحيث يتلقى كل من الجسيمات المشكلة إلكترونًا واحدًا. في هذه الحالة ، تتشكل الجذور - جسيمات غير مشحونة مع إلكترونات غير متزاوجة. الجذور هي جسيمات شديدة التفاعل ، وتحدث التفاعلات التي تنطوي عليها في الطور الغازي بسرعة عالية وغالبًا مع انفجار.

تحدث تفاعلات جذرية بين الجذور والجزيئات المتكونة أثناء التفاعل:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + حمض الهيدروكلوريك

أمثلة: تفاعلات الاحتراق للعضوية وغير العضوية المواد العضوية، تخليق الماء ، الأمونيا ، تفاعلات الهالوجين والنترة للألكانات ، الأزمرة والأروماتة للألكانات ، الأكسدة التحفيزية للألكانات ، بلمرة الألكينات ، كلوريد الفينيل ، إلخ.

2) آلية أيونية.

أ: ب →: أ - + ب +

يحدث كسر الرابطة غير المتكافئ (غير المتكافئ) ، مع بقاء كل من إلكترونات الرابطة مع أحد الجسيمات المرتبطة سابقًا. تتشكل الجسيمات المشحونة (الكاتيونات والأنيونات).

ردود الفعل الأيونيةتذهب في المحاليل بين الأيونات الموجودة بالفعل أو المتكونة أثناء التفاعل.

على سبيل المثال ، في الكيمياء غير العضوية ، هذا هو تفاعل الإلكتروليتات في المحلول ، وفي الكيمياء العضوية تكون هذه تفاعلات إضافية للألكينات وأكسدة ونزع الهيدروجين للكحول واستبدال مجموعة الكحول والتفاعلات الأخرى التي تميز خصائص الألدهيدات والأحماض الكربوكسيلية.

ثامنا. حسب نوع الطاقة التي تبدأ التفاعل:

1) تحدث التفاعلات الكيميائية الضوئية عند تعرضها للكميات الخفيفة. على سبيل المثال ، تخليق كلوريد الهيدروجين ، تفاعل الميثان مع الكلور ، إنتاج الأوزون في الطبيعة ، عمليات التمثيل الضوئي ، إلخ.

2) تبدأ التفاعلات الإشعاعية بإشعاع عالي الطاقة (أشعة إكس ، أشعة جاما).

3) تبدأ التفاعلات الكهروكيميائية كهرباءكما هو الحال في التحليل الكهربائي.

4) تبدأ التفاعلات الكيميائية الحرارية بالطاقة الحرارية. وتشمل هذه جميع التفاعلات الماصة للحرارة والعديد من التفاعلات الطاردة للحرارة التي تتطلب بدء الحرارة.

أهداف الدرس.لتعميم فكرة التفاعل الكيميائي كعملية تحويل واحد أو أكثر من الكواشف الأولية للمواد إلى مواد تختلف عنها في التركيب الكيميائي أو التركيب الكيميائي - منتجات التفاعل. ضع في اعتبارك بعض التصنيفات العديدة للتفاعلات الكيميائية وفقًا لمعايير مختلفة. أظهر قابلية تطبيق هذه التصنيفات على غير العضوية و التفاعلات العضوية. كشف الطبيعة النسبية لأنواع مختلفة من التفاعلات الكيميائية وعلاقة التصنيفات المختلفة للعمليات الكيميائية.

مفهوم التفاعلات الكيميائية وتصنيفها وفق معايير مختلفة مقارنة بالمواد العضوية وغير العضوية

التفاعل الكيميائي هو مثل هذا التغيير في المواد التي تتكسر فيها الروابط الكيميائية القديمة وتتشكل روابط كيميائية جديدة بين الجسيمات ("الأحجام ، الأيونات) التي تتكون منها المواد (الشريحة 2).

تصنف التفاعلات الكيميائية:
1. بعدد وتكوين الكواشف والمنتجات (الشريحة 3)
أ) التوسعات (الشريحة 4)
تفاعلات التحلل في الكيمياء العضوية ، على عكس تفاعلات التحلل في الكيمياء غير العضوية ، لها خصائصها الخاصة. يمكن اعتبارها عمليات الإضافة العكسية ، ونتيجة لذلك ، غالبًا ما يتم تكوين روابط أو دورات متعددة.
ب) التوصيلات (الشريحة 5)
من أجل الدخول في تفاعل إضافة ، جزيء عضوييجب أن يحتوي على رابطة متعددة (أو دورة) ، سيكون هذا الجزيء هو المركب الرئيسي (الركيزة). يتم إرفاق جزيء أبسط (غالبًا مادة غير عضوية ، كاشف) في موقع كسر روابط متعددة أو فتحة حلقة.
ج) البدائل (الشريحة 6)
السمة المميزة لها هي تفاعل مادة بسيطة مع مادة معقدة. توجد مثل هذه التفاعلات في الكيمياء العضوية.
ومع ذلك ، فإن مفهوم "الاستبدال" في المواد العضوية أوسع منه في الكيمياء غير العضوية. إذا تم استبدال أي ذرة أو مجموعة وظيفية في جزيء المادة الأصلية بذرة أو مجموعة أخرى ، فهذه أيضًا تفاعلات استبدال ، على الرغم من وجهة نظر الكيمياء غير العضوية ، فإن العملية تبدو مثل تفاعل التبادل.
د) التبادل (بما في ذلك التحييد) (الشريحة 7)
يوصى بتنفيذها في النموذج العمل المخبريوفقًا لمعادلات التفاعل المقترحة في العرض التقديمي

2. بالتأثير الحراري (الشريحة 8)
أ) ماص للحرارة
ب) طاردة للحرارة (بما في ذلك تفاعلات الاحتراق)
اقترح العرض التقديمي تفاعلات من الكيمياء العضوية وغير العضوية.ستكون التفاعلات المركبة تفاعلات طاردة للحرارة ، وستكون تفاعلات التحلل ماصة للحرارة (سيتم التأكيد على نسبية هذا الاستنتاج من خلال استثناء نادر - تفاعل النيتروجين مع الأكسجين ماص للحرارة:
ن 2 + 0 2 -> 2 لا- س

3. حول استخدام عامل حفاز (الشريحة 9)
ب) غير محفز

4. الاتجاه (الشريحة 10)
أ) محفز (بما في ذلك الأنزيمية)
ب) غير محفز

5. حسب المرحلة (الشريحة 11)
أ) متجانس
ب) غير متجانسة

6. عن طريق تغيير حالة أكسدة العناصر التي تشكل المواد المتفاعلة والمنتجات (الشريحة 12)
أ) الأكسدة والاختزال
ب) دون تغيير حالة الأكسدة
تشمل تفاعلات الأكسدة والاختزال في الكيمياء غير العضوية جميع تفاعلات الاستبدال وتفاعلات التحلل والتفاعلات المركبة التي تشارك فيها مادة بسيطة واحدة على الأقل. في نسخة أكثر عمومية (مع الأخذ في الاعتبار بالفعل الكيمياء العضوية): جميع التفاعلات التي تنطوي على مواد بسيطة. على العكس من ذلك ، فإن التفاعلات الجارية دون تغيير حالات أكسدة العناصر التي تشكل المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل تشمل جميع تفاعلات التبادل.

توحيد الموضوع المدروس (الشريحة 13-21).

ملخص الدرس.

الدرس 2 الخواص الكيميائية، طرق الحصول على الأحماض الكربوكسيلية أحادية القاعدة المشبعة "(الشريحة 1).

أهداف الدرس.إعطاء مفهوم الأحماض الكربوكسيلية وتصنيفها بالمقارنة مع الأحماض المعدنية. النظر في أساسيات الدولية و تسمية تافهةوالتشابه من هذا النوع مركبات العضوية. تفكيك بنية مجموعة الكربوكسيل والتنبؤ بالسلوك الكيميائي للأحماض الكربوكسيلية. يعتبر الخصائص العامةالأحماض الكربوكسيلية بالمقارنة مع خصائص الأحماض المعدنية. أعط فكرة عن الخصائص الخاصة للأحماض الكربوكسيلية (التفاعلات الجذرية وتكوين المشتقات الوظيفية). لتعريف الطلاب بأكثر ممثلي الأحماض الكربوكسيلية تميزًا وإظهار أهميتها في الطبيعة وفي حياة الإنسان.

مفهوم الأحماض الكربوكسيلية وتصنيفها وفق معايير مختلفة

الأحماض الكربوكسيلية- فئة المركبات العضوية التي تحتوي جزيئاتها على مجموعة الكربوكسيل - COOH. يتوافق تكوين الحد من الأحماض الكربوكسيلية أحادية القاعدة مع الصيغة العامة (الشريحة 2)

تصنف الأحماض الكربوكسيلية:
حسب عدد مجموعات الكربوكسيل الأحماض الكربوكسيليةمقسمة إلى (الشريحة 3):

أحادي الكربوكسيل أو أحادي القاعدة (حمض الأسيتيك)
ثنائي الكربوكسيل أو ثنائي القاعدة (حمض الأكساليك)

اعتمادًا على هيكل الجذر الهيدروكربوني الذي ترتبط به مجموعة الكربوكسيل ، يتم تقسيم الأحماض الكربوكسيلية إلى:

الأليفاتية (خليك أو أكريليك)
اليكسيليك (سيكلوهكسانيكاربوكسيل)
عطري (بنزويك ، فثاليك)

أمثلة على الأحماض (الشريحة 4)

التماكب وهيكل الأحماض الكربوكسيلية
1. تماثل سلسلة الكربون (الشريحة 5)
2. تماثل موضع السندات المتعددة ، على سبيل المثال:
CH 2 \ u003d CH - CH 2 - COOH حمض البيوتين-3-oic (حمض فينيل أسيتيك)
CH 3 - CH \ u003d CH - COOH حمض البيوتين-2-oic (حمض كروتونيك)

3. رابطة الدول المستقلة ، عبر الأيزومرية ، على سبيل المثال:

بنية(الشريحة 6)
تتكون مجموعة الكربوكسيل COOH من مجموعة الكربونيل C = O ومجموعة الهيدروكسيل OH.
في المجموعة CO ، تحمل ذرة الكربون شحنة موجبة جزئية وتجذب زوج الإلكترون من ذرة الأكسجين في مجموعة OH. في هذه الحالة ، تنخفض كثافة الإلكترون على ذرة الأكسجين ، و اتصال O-Nضعيف:

بدورها ، تقوم مجموعة OH "بإطفاء" الشحنة الموجبة على مجموعة CO.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأحماض الكربوكسيلية
الأحماض الكربوكسيلية السفلية عبارة عن سوائل ذات رائحة نفاذة ، عالية الذوبان في الماء. مع زيادة النسبي الوزن الجزيئي الغراميتقل قابلية ذوبان الأحماض في الماء وترتفع درجة الغليان. ارتفاع الأحماض ، بدءا من بيلارجونيك

ج 8 H 17 COOH - المواد الصلبة، عديم الرائحة ، غير قابل للذوبان في الماء.
أهم الخصائص الكيميائية المميزة لمعظم الأحماض الكربوكسيلية (الشريحة 7.8):
1) التفاعل مع المعادن النشطة:
2 CH 3 COOH + Mg (CH 3 COO) 2 Mg + H 2

2) التفاعل مع أكاسيد المعادن:
2CH 3 COOH + CaO (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O

3) التفاعل مع القواعد:
CH 3 COOH + NaOHCH 3 COONa + H 2 O

4) التفاعل مع الأملاح:
CH 3 COOH + NaHCO 3 CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O

5) التفاعل مع الكحول (تفاعل الأسترة):
CH 3 COOH + CH 3 CH 2 OHCH 3 COOSH 2 CH 3 + H 2 O

6) التفاعل مع الأمونيا:
CH 3 COOH + NH 3 CH 3 COONH 4
عند تسخينها ، تشكل أملاح الأمونيوم من الأحماض الكربوكسيلية أميداتها:
CH 3 COONH 4 CH 3 CONH 2 + H 2 O
7) تحت تأثير SOC l2 ، يتم تحويل الأحماض الكربوكسيلية إلى كلوريد الحمض المقابل.
CH 3 COOH + SOC l2 CH 3 COCl + حمض الهيدروكلوريك + SO 2

4. التزاوج بين الطبقات : على سبيل المثال: C 4 H 8 O 2
CH 3 - CH 2 - CO - O - CH 3 حمض بروبانويك إستر الميثيل
CH 3 - CO - O - CH 2 - CH 3 ethanoic acid ethyl ester
С3Н 7 - COOH حمض البوتانويك

(الشريحة 9 ، 10)
1. أكسدة الألدهيدات والكحولات الأولية - الطريقة العامة للحصول على الأحماض الكربوكسيلية:

2. طريقة عامة أخرى هي التحلل المائي للهيدروكربونات المهلجنة المحتوية على ثلاث ذرات هالوجين على ذرة كربون واحدة:

3 كلوريد الصوديوم
3. تفاعل كاشف Grignard مع CO2:

4. التحلل المائي استرات:

5. التحلل المائي لأنهيدريدات الحمض:

طرق الحصول على الأحماض الكربوكسيلية
ل الأحماض الفرديةهناك طرق محددة للحصول على (الشريحة 11):
لاستقبال حمض البنزويكيمكنك استخدام أكسدة متماثلات البنزين أحادي الاستبدال بمحلول حمضي من برمنجنات البوتاسيوم:

حمض الاسيتيكتم الحصول عليها على نطاق صناعي عن طريق الأكسدة الحفزية للبيوتان مع الأكسجين الجوي:

حمض الفورميكيتم الحصول عليها عن طريق تسخين أول أكسيد الكربون (II) بمسحوق هيدروكسيد الصوديوم تحت ضغط ومعالجة فورمات الصوديوم الناتجة بحمض قوي:

تطبيق الأحماض الكربوكسيلية(الشريحة 12)

توحيد الموضوع المدروس (الشريحة 13-14).

تصنيف التفاعلات الكيميائية في الكيمياء العضوية وغير العضوية

التفاعلات الكيميائية ، أو الظواهر الكيميائية ، هي عمليات نتيجة لذلك يتشكل البعض الآخر من بعض المواد ، ويختلف عنها في التركيب و (أو) البنية.

في التفاعلات الكيميائية ، يحدث تغيير في المواد بالضرورة ، حيث تتكسر الروابط القديمة وتتشكل روابط جديدة بين الذرات.

يجب التمييز بين التفاعلات الكيميائية التفاعلات النووية.نتيجة تفاعل كيميائي الرقم الإجماليلا تتغير ذرات كل عنصر كيميائي وتكوينه النظيري. شيء آخر التفاعلات النووية- عمليات التحول النوى الذريةنتيجة تفاعلهم مع نوى أخرى أو الجسيمات الأولية، على سبيل المثال ، تحويل الألومنيوم إلى مغنيسيوم:

$ ↙ (13) ↖ (27) (Al) + () ↙ (1) ↖ (1) (H) = () ↙ (12) ↖ (24) (Mg) + () ↙ (2) ↖ (4) ) (هو) $

تصنيف التفاعلات الكيميائية متعدد الأوجه ، أي يمكن أن يعتمد على ميزات مختلفة. ولكن في ظل أي من هذه العلامات ، يمكن أن تعزى التفاعلات بين المواد العضوية وغير العضوية.

النظر في تصنيف التفاعلات الكيميائية وفقًا لمعايير مختلفة.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب عدد المواد المتفاعلة وتركيبها. التفاعلات التي تحدث دون تغيير تركيبة المادة

في الكيمياء غير العضوية ، تشمل هذه التفاعلات عمليات الحصول على تعديلات متآصلة لعنصر كيميائي واحد ، على سبيل المثال:

$ С _ ((الجرافيت)) ⇄С _ ((الماس)) $

$ S _ ((المعينية)) ⇄S _ ((أحادية الخط)) $

$ P _ ((أبيض)) ⇄P _ ((أحمر)) $

$ Sn _ ((القصدير الأبيض)) ⇄Sn _ ((القصدير الرمادي)) $

$ 3O_ (2 (أكسجين)) ⇄2O_ (3 (الأوزون)) $.

في الكيمياء العضوية ، يمكن أن يشمل هذا النوع من التفاعلات تفاعلات الأزمرة التي تحدث دون تغيير ليس فقط التركيب النوعي ، ولكن أيضًا التركيب الكمي لجزيئات المواد ، على سبيل المثال:

1. أزمرة الألكانات.

تفاعل أزمرة الألكانات له أهمية عملية كبيرة ، لأن. الهيدروكربونات ذات البنية المتساوية أقل عرضة للانفجار.

2. ألكين أزمرة.

3. أزمرة ألكين(رد فعل إيه إي فافورسكي).

4. ايزومرة هالو ألكانات(إيه إي فافورسكي).

5. أزمرة سيانات الأمونيوم عند التسخين.

لأول مرة ، تم تصنيع اليوريا بواسطة F. Wehler في عام 1882 عن طريق أزمرة سيانات الأمونيوم عند تسخينها.

ردود الفعل التي تأتي مع تغيير في تكوين المادة

هناك أربعة أنواع من هذه التفاعلات: المركبات ، التحلل ، الاستبدالات والتبادلات.

1. تفاعلات الاتصال- هذه تفاعلات تتكون فيها مادتان أو أكثر من مادة واحدة معقدة.

في الكيمياء غير العضوية ، يمكن اعتبار المجموعة الكاملة من التفاعلات المركبة باستخدام مثال التفاعلات للحصول على حامض الكبريتيك من الكبريت:

1) الحصول على أكسيد الكبريت (IV):

$ S + O_2 = SO_2 $ - تتكون مادة معقدة واحدة من مادتين بسيطتين ؛

2) إنتاج أكسيد الكبريت (VI):

$ 2SO_2 + O_2 (⇄) ↖ (t، p، cat.) 2SO_3 $ - تتكون مادة معقدة واحدة من مواد بسيطة ومعقدة ؛

3) الحصول على حامض الكبريتيك:

$ SO_3 + H_2O = H_2SO_4 $ - يتكون المركب الواحد من مادتين معقدتين.

مثال على تفاعل مركب تتشكل فيه مادة معقدة واحدة من أكثر من مادتين ابتدائيتين هي المرحلة الأخيرة في إنتاج حمض النيتريك:

4NO_2 + O_2 + 2H_2O = 4HNO_3 دولار.

في الكيمياء العضوية ، عادةً ما يشار إلى التفاعلات المركبة على أنها تفاعلات إضافة. يمكن اعتبار المجموعة الكاملة لهذه التفاعلات في مثال كتلة التفاعلات التي تميز خصائص المواد غير المشبعة ، على سبيل المثال ، الإيثيلين:

1) تفاعل الهدرجة - إضافة الهيدروجين:

$ CH_2 (=) ↙ (إيثين) CH_2 + H_2 (→) ↖ (ني ، تي °) CH_3 (-) ↙ (إيثان) CH_3 ؛ $

2) تفاعل الماء - إضافة الماء:

$ CH_2 (=) ↙ (إيثين) CH_2 + H_2O (→) ↖ (H_3PO_4 ، t °) (C_2H_5OH) ↙ (إيثانول) ؛ $

3) تفاعل البلمرة:

$ (nCH_2 = CH_2) ↙ (إيثيلين) (→) ↖ (p ، قطة ، t °) ((- CH_2-CH_2 -) _ n) ↙ (بولي إيثيلين) $

2. تفاعلات التحللهذه تفاعلات تتكون فيها عدة مواد جديدة من مادة معقدة واحدة.

في الكيمياء غير العضوية ، يمكن اعتبار المجموعة الكاملة من هذه التفاعلات باستخدام مثال كتلة من التفاعلات للحصول على الأكسجين بالطرق المعملية:

1) تحلل أكسيد الزئبق (II):

$ 2HgO (→) ↖ (t °) 2Hg + O_2 $ - تتكون مادتان بسيطتان من مادة معقدة واحدة ؛

2) تحلل نترات البوتاسيوم:

$ 2KNO_3 (→) ↖ (t °) 2KNO_2 + O_2 $ - من مادة معقدة واحدة تتكون مادة واحدة بسيطة وواحدة معقدة ؛

3) تحلل برمنجنات البوتاسيوم:

$ 2KMnO_4 (→) ↖ (t °) K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 $ - من مادة معقدة يتكون مركبتان وواحد بسيط ، أي ثلاث مواد جديدة.

في الكيمياء العضوية ، يمكن اعتبار تفاعلات التحلل باستخدام مثال كتلة من التفاعلات لإنتاج الإيثيلين في المختبر والصناعة:

1) تفاعل الجفاف (انقسام الماء) للإيثانول:

$ C_2H_5OH (→) ↖ (H_2SO_4، t °) CH_2 = CH_2 + H_2O ؛ $

2) تفاعل نزع الهيدروجين (إزالة الهيدروجين) من الإيثان:

$ CH_3 — CH_3 (→) ↖ (Cr_2O_3،500 درجة مئوية) CH_2 = CH_2 + H_2 ؛ $

3) تفاعل تكسير البروبان (الانقسام):

$ CH_3-CH_2CH_3 (→) ↖ (t °) CH_2 = CH_2 + CH_4. $

3. تفاعلات الاستبدال- هذه تفاعلات تحل فيها ذرات مادة بسيطة محل ذرات عنصر في مادة معقدة.

في الكيمياء غير العضوية ، مثال على هذه العمليات هو كتلة من التفاعلات التي تميز خصائص ، على سبيل المثال ، المعادن:

1) تفاعل المعادن الأرضية القلوية والقلوية مع الماء:

2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2 دولار

2) تفاعل المعادن مع الأحماض في المحلول:

Zn دولار + 2HCl = ZnCl_2 + H_2 دولار ؛

3) تفاعل المعادن مع الأملاح في المحلول:

Fe + CuSO_4 = FeSO_4 + نحاس ؛ دولار

4) المعادن الحرارية:

2Al + Cr_2O_3 (→) ↖ (t °) Al_2O_3 + 2Cr $.

موضوع دراسة الكيمياء العضوية ليس مواد بسيطة ، بل مركبات فقط. لذلك ، كمثال على تفاعل الاستبدال ، نقدم أكثر من غيرها خاصية مميزةالمركبات المحددة ، ولا سيما الميثان ، هي قدرة ذرات الهيدروجين على استبدالها بذرات الهالوجين:

$ CH_4 + Cl_2 (→) ↖ (hν) (CH_3Cl) ↙ (كلوروميثان) + HCl $ ،

$ CH_3Cl + Cl_2 → (CH_2Cl_2) ↙ (ثنائي كلورو ميثان) + HCl $ ،

$ CH_2Cl_2 + Cl_2 → (CHCl_3) ↙ (ثلاثي كلورو ميثان) + HCl $ ،

$ CHCl_3 + Cl_2 → (CCl_4) ↙ (رباعي كلورو الميثان) + HCl $.

مثال آخر هو المعالجة بالبروم مركب عطري(بنزين ، تولوين ، أنيلين):

دعونا ننتبه إلى خصوصية تفاعلات الاستبدال في المواد العضوية: نتيجة لمثل هذه التفاعلات ، لا تتشكل مادة بسيطة ومعقدة ، كما هو الحال في الكيمياء غير العضوية ، ولكن مادتين معقدتين.

في الكيمياء العضوية ، تتضمن تفاعلات الاستبدال أيضًا بعض التفاعلات بين مادتين معقدتين ، على سبيل المثال ، نترات البنزين:

$ C_6H_6 + (HNO_3) ↙ (بنزين) (→) ↖ (H_2SO_4 (conc.) ، t °) (C_6H_5NO_2) ↙ (نيتروبنزين) + H_2O $

إنه رسميًا تفاعل تبادلي. حقيقة أن هذا رد فعل بديل يصبح واضحًا فقط عند النظر في آليته.

4. تبادل ردود الفعل- هذه هي التفاعلات التي تتبادل فيها مادتان معقدتان الأجزاء المكونة لهما.

تميز هذه التفاعلات خصائص الإلكتروليتات وتنتقل في المحاليل وفقًا لقاعدة Berthollet ، أي فقط إذا كانت النتيجة راسبًا أو غازًا أو مادة منخفضة التفكك (على سبيل المثال ، $ H_2O $).

في الكيمياء غير العضوية ، يمكن أن يكون هذا كتلة من التفاعلات التي تميز ، على سبيل المثال ، خصائص القلويات:

1) تفاعل معادل يترافق مع تكوين الملح والماء:

هيدروكسيد الصوديوم + HNO_3 = NaNO_3 + H_2O $

أو في شكل أيوني:

$ OH ^ (-) + H ^ (+) = H_2O $ ؛

2) التفاعل بين القلويات والملح والذي يترافق مع تكوين الغاز:

2NH_4Cl + Ca (OH) _2 = CaCl_2 + 2NH_3 + 2H_2O $

أو في شكل أيوني:

NH_4 $ ^ (+) + OH ^ (-) = NH_3 + H_2O $ ؛

3) التفاعل بين القلويات والملح ، والذي يبدأ بتكوين راسب:

$ CuSO_4 + 2KOH = Cu (OH) _2 ↓ + K_2SO_4 $

أو في شكل أيوني:

$ Cu ^ (2 +) + 2OH ^ (-) = Cu (OH) _2 ↓ $

في الكيمياء العضوية ، يمكن للمرء أن يفكر في كتلة من التفاعلات التي تميز ، على سبيل المثال ، خصائص حمض الأسيتيك:

1) تفاعل يبدأ بتكوين إلكتروليت ضعيف - $ H_2O $:

$ CH_3COOH + NaOH⇄NaCH_3COO + H_2O $

$ CH_3COOH + OH ^ (-) ⇄CH_3COO ^ (-) + H_2O $ ؛

2) بدء التفاعل مع تكوين الغاز:

$ 2CH_3COOH + CaCO_3 = 2CH_3COO ^ (-) + Ca ^ (2 +) + CO_2 + H_2O $ ؛

3) رد فعل يشرع في تكوين راسب:

2CH_3COOH + K_2SiO_3 = 2KCH_3COO + H_2SiO_3 ↓ $

$ 2CH_3COOH + SiO_3 ^ (-) = 2CH_3COO ^ (-) + H_2SiO_3 ↓ $.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب التغير في حالات أكسدة العناصر الكيميائية المكونة للمواد

التفاعلات التي تحدث مع تغير في حالات أكسدة العناصر ، أو تفاعلات الأكسدة والاختزال.

تتضمن هذه التفاعلات العديد من التفاعلات ، بما في ذلك جميع تفاعلات الاستبدال ، بالإضافة إلى تفاعلات التوليف والتحلل التي تشارك فيها مادة بسيطة واحدة على الأقل ، على سبيل المثال:

1. $ (Mg) ↖ (0) + (2H) ↖ (+1) + SO_4 ^ (- 2) = (Mg) ↖ (+2) SO_4 + (H_2) ↖ (0) $

$ ((Mg) ↖ (0) -2 (e) ↖ (-)) ↙ (العامل المختزل) (→) ↖ (الأكسدة) (Mg) ↖ (+2) $

$ ((2H) ↖ (+1) +2 (e) ↖ (-)) ↙ (مؤكسد) (→) ↖ (اختزال) (H_2) ↖ (0) $

2. $ (2Mg) ↖ (0) + (O_2) ↖ (0) = (2Mg) ↖ (+2) (O) ↖ (-2) $

$ ((Mg) ↖ (0) -2 (e) ↖ (-)) ↙ (الاختزال) (→) ↖ (الأكسدة) (Mg) ↖ (+2) | 4 | 2 $

$ ((O_2) ↖ (0) +4 (e) ↖ (-)) ↙ (مؤكسد) (→) ↖ (اختزال) (2O) ↖ (-2) | 2 | 1 $

كما تتذكر ، يتم تجميع تفاعلات الأكسدة والاختزال المعقدة باستخدام طريقة توازن الإلكترون:

$ (2Fe) ↖ (0) + 6H_2 (S) ↖ (+6) O_ (4 (k)) = (Fe_2) ↖ (+3) (SO_4) _3 + 3 (S) ↖ (+4) O_2 + 6H_2O $

$ ((Fe) ↖ (0) -3 (e) ↖ (-)) ↙ (عامل مختزل) (→) ↖ (أكسدة) (Fe) ↖ (+3) | 2 $

$ ((S) ↖ (+6) +2 (e) ↖ (-)) ↙ (مؤكسد) (→) ↖ (اختزال) (S) ↖ (+4) | 3 $

الكيمياء غير العضوية مثال رئيسييمكن أن تكون خصائص الألدهيدات بمثابة تفاعلات الأكسدة والاختزال:

1. يتم تقليل الألدهيدات إلى الكحول المقابل:

$ (CH_3- (C) ↖ (+1) () ↖ (O↖ (-2)) ↙ (H↖ (+1)) + (H_2) ↖ (0)) ↙ (\ text "أسيتالديهيد") ( →) ↖ (Ni، t °) (CH_3- (C) ↖ (-1) (H_2) ↖ (+1) (O) ↖ (-2) (H) ↖ (+1)) ↙ (\ text " كحول إيثيلي ") $

$ ((C) ↖ (+1) +2 (e) ↖ (-)) ↙ (مؤكسد) (→) ↖ (اختزال) (C) ↖ (-1) | 1 $

$ ((H_2) ↖ (0) -2 (e) ↖ (-)) ↙ (مختزل) (→) ↖ (أكسدة) 2 (H) ↖ (+1) | 1 $

2. تتأكسد الألدهيدات إلى الأحماض المقابلة:

$ (CH_3- (C) ↖ (+1) () ↖ (O↖ (-2)) ↙ (H↖ (+1)) + (Ag_2) ↖ (+1) (O) ↖ (-2)) ↙ (\ text "acetaldehyde") (→) ↖ (t °) (CH_3- (Ag) ↖ (0) (C) ↖ (+3) (O) ↖ (-2) (OH) ↖ (-2 + 1) +2 (حج) ↖ (0) ↓) ↙ (\ نص "الكحول الإيثيلي") $

$ ((C) ↖ (+1) -2 (e) ↖ (-)) ↙ (العامل المختزل) (→) ↖ (الأكسدة) (C) ↖ (+3) | 1 $

$ (2 (حج) ↖ (+1) +2 (هـ) ↖ (-)) ↙ (مؤكسد) (→) ↖ (اختزال) 2 (حج) ↖ (0) | 1 $

التفاعلات التي تحدث دون تغيير حالات أكسدة العناصر الكيميائية.

وتشمل ، على سبيل المثال ، جميع تفاعلات التبادل الأيوني ، بالإضافة إلى:

العديد من التفاعلات المركبة:

$ Li_2O + H_2O = 2LiOH ؛ $

العديد من تفاعلات التحلل:

$ 2Fe (OH) _3 (→) ↖ (t °) Fe_2O_3 + 3H_2O ؛ $

تفاعلات الأسترة:

$ HCOOH + CH_3OH⇄HCOOCH_3 + H_2O $.

تصنيف التفاعلات الكيميائية بالتأثير الحراري

وفقًا للتأثير الحراري ، يتم تقسيم التفاعلات إلى ماص للحرارة وطارد للحرارة.

تفاعلات طاردة للحرارة.

تستمر ردود الفعل هذه مع إطلاق الطاقة.

تشمل هذه التفاعلات جميع التفاعلات المركبة تقريبًا. استثناء نادر هو التفاعلات الماصة للحرارة لتخليق أكسيد النيتريك (II) من النيتروجين والأكسجين وتفاعل الهيدروجين الغازي مع اليود الصلب:

N_2 دولار + O_2 = 2NO - Q دولار ،

$ H_ (2 (t)) + I (2 (t)) = 2HI - Q $.

يشار إلى التفاعلات الطاردة للحرارة التي تبدأ مع إطلاق الضوء على أنها تفاعلات احتراق ، على سبيل المثال:

4P + 5O_2 = 2P_2O_5 + Q ، دولار

CH_4 + 2O_2 = CO_2 + 2H_2O + Q دولار.

تعتبر هدرجة الإيثيلين مثالاً على تفاعل طارد للحرارة:

$ CH_2 = CH_2 + H_2 (→) ↖ (نقطة) CH_3-CH_3 + Q $

يعمل في درجة حرارة الغرفة.

تفاعلات ماصة للحرارة

تستمر هذه التفاعلات بامتصاص الطاقة.

من الواضح أن جميع تفاعلات التحلل تقريبًا تنتمي إليهم ، على سبيل المثال:

أ) حرق الحجر الجيري:

CaCO_3 $ (→) ↖ (t °) CaO + CO_2-Q ؛ $

ب) تكسير البيوتان:

كمية الطاقة المنبعثة أو الممتصة في التفاعل تسمى التأثير الحراري للتفاعل، وتسمى معادلة تفاعل كيميائي يشير إلى هذا التأثير معادلة حرارية كيميائية، علي سبيل المثال:

$ H_ (2 (g)) + Cl_ (2 (g)) = 2HCl _ ((g)) + 92.3 kJ، $

$ N_ (2 (g)) + O_ (2 (g)) = 2NO _ ((g)) - 90.4 kJ $.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب حالة تراكم المواد المتفاعلة (تكوين الطور)

تفاعلات غير متجانسة.

هذه هي التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل في حالات تجميع مختلفة (في مراحل مختلفة):

$ 2Al _ ((m)) + 3CuCl_ (2 (r-r)) = 3Cu _ ((t)) + 2AlCl_ (3 (r-r)) $ ،

$ CaC_ (2 (t)) + 2H_2O _ ((l)) = C_2H_2 + Ca (OH) _ (2 (صلب)) $.

ردود فعل متجانسة.

هذه هي التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل في نفس حالة التجميع (في نفس المرحلة):

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب مشاركة المحفز

تفاعلات غير تحفيزية.

ردود الفعل غير التحفيزية تذهب بدون مشاركة عامل حفاز:

$ 2HgO (→) ↖ (t °) 2Hg + O_2 $ ،

$ C_2H_4 + 3O_2 (→) ↖ (t °) 2CO_2 + 2H_2O $.

ردود الفعل المحفزة.

حدوث تفاعلات تحفيزية مع محفز:

2KClO_3 دولار (→) ↖ (MnO_2 ، t °) 2KCl + 3O_2 ، $

$ (C_2H_5OH) ↙ (إيثانول) (→) ↖ (H_2SO-4 ، t °) (CH_2 = CH_2) ↙ (إيثين) + H_2O $

نظرًا لأن جميع التفاعلات البيولوجية التي تحدث في خلايا الكائنات الحية تتقدم بمشاركة محفزات بيولوجية خاصة ذات طبيعة بروتينية - إنزيمات ، فجميعها تنتمي إلى العوامل الحفازة ، أو بشكل أكثر دقة ، الأنزيمية.

وتجدر الإشارة إلى أن أكثر من 70٪ من الصناعات الكيماوية تستخدم المحفزات.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب الاتجاه

ردود فعل لا رجوع فيها.

ردود فعل لا رجوع فيها في ظل هذه الظروف في اتجاه واحد فقط.

وتشمل هذه جميع تفاعلات التبادل المصحوبة بتكوين راسب أو غاز أو مادة منخفضة الانفصال (الماء) ، وجميع تفاعلات الاحتراق.

ردود فعل عكسية.

تستمر التفاعلات العكسية في ظل هذه الظروف في وقت واحد في اتجاهين متعاكسين.

معظم ردود الفعل هذه.

في الكيمياء العضوية ، تنعكس علامة الانعكاس في الأسماء المتضادات للعمليات:

الهدرجة - نزع الهدرجة.
الجفاف - الجفاف.
البلمرة - إزالة البلمرة.

جميع تفاعلات الأسترة قابلة للعكس (تسمى العملية المعاكسة ، كما تعلم ، التحلل المائي) والتحلل المائي للبروتينات ، والإسترات ، والكربوهيدرات ، وعديد النيوكليوتيدات. الانعكاس هو أهم عملية في الكائن الحي - الأيض.

تفاعلات كيميائية- هذه عمليات نتج عنها تشكل بعضها الآخر من بعض المواد ، وتختلف عنها في التركيب و (أو) البنية.

تصنيف التفاعل:

وفقًا لعدد وتكوين المواد المتفاعلة ومنتجات التفاعل:

التفاعلات التي تحدث دون تغيير تركيبة المادة:

في الكيمياء غير العضوية ، هذه ردود أفعال لتحويل بعض التعديلات المتآصلة إلى أخرى:

C (الجرافيت) → C (الماس) ؛ P (أبيض) → P (أحمر).

CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH-CH 3

ن-بيوتان 2-ميثيل بروبان (أيزوبيوتان)

ردود الفعل التي تحدث مع تغيير في تكوين المادة:

في الكيمياء العضوية ، هذه هي تفاعلات الهدرجة ، الهالوجين ، الهلجنة المائية ، الترطيب ، البلمرة.

CH 2 \ u003d CH 2 + HOH → CH 3 - CH 2 OH

CH 3 - CH 2 OH → CH 2 \ u003d CH 2 + H 2 O

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2

في الكيمياء العضوية ، أمثلة على تفاعلات الانقسام هي نزع الهيدروجين ، الجفاف ، نزع الهالوجين ، التكسير.

ج) تفاعلات الاستبدال - التفاعلات التي تحل فيها ذرات مادة بسيطة محل ذرات عنصر في مادة معقدة (في الكيمياء العضوية ، غالبًا ما تكون مادتان معقدتان متفاعلتان ومنتجات تفاعل).

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl ؛ 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

CaCO 3 + SiO 2 \ u003d CaSiO 3 + CO 2

Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 = ZCaSiO 3 + P 2 O 5

د) تفاعلات التبادل - تفاعلات يتم خلالها تبادل مادتين معقدتين الأجزاء المكونة لهما:

هيدروكسيد الصوديوم + حمض الهيدروكلوريك → NaCl + H 2 O ،
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O

عن طريق تغيير حالات أكسدة العناصر الكيميائية التي تشكل المواد

التفاعلات التي تترافق مع تغير في حالات الأكسدة أو OVR:

∙ 2 | N +5 + 3e - → N +2 (عملية الاختزال ، عنصر - عامل مؤكسد) ،

∙ 3 | Cu 0-2e - → Cu +2 (عملية الأكسدة ، عنصر - عامل اختزال) ،

8HNO 3 + 3Cu → 3Cu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

الكيمياء غير العضوية:

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH – CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH

التفاعلات التي تحدث دون تغيير حالات أكسدة العناصر الكيميائية:

Li 2 O + H 2 O → 2LiOH ،
HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O

عن طريق التأثير الحراري

تستمر التفاعلات الطاردة للحرارة مع إطلاق الطاقة:

C + O 2 → CO 2 + Q ،
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q

تستمر التفاعلات الماصة للحرارة بامتصاص الطاقة:

СaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

ج 12 س 26 - ص 6 س 14 + ج 6 س 12 - ق

وفقًا لحالة تجميع المواد المتفاعلة

التفاعلات غير المتجانسة - التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ومنتجات التفاعل في حالات تجميع مختلفة:

Fe (tv) + CuSO 4 (محلول) → Cu (tv) + FeSO 4 (محلول) ،
CaC 2 (تلفزيون) + 2H 2 O (l) → Ca (OH) 2 (محلول) + C 2 H 2 (g)

التفاعلات المتجانسة - التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ومنتجات التفاعل في نفس حالة التجميع:

H 2 (g) + Cl 2 (g) → 2HCl (g) ،
2C 2 H 2 (g) + 5O 2 (g) → 4CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

حسب مشاركة المحفز

التفاعلات غير التحفيزية التي تحدث بدون مشاركة عامل حفاز:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O، C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

التفاعلات التحفيزية التي تحدث بمشاركة المحفزات:

MnO2

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

تجاه

ردود الفعل التي لا رجعة فيها تستمر في ظل هذه الظروف في اتجاه واحد فقط:

ج 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

تستمر التفاعلات العكسية في ظل هذه الظروف في وقت واحد في اتجاهين متعاكسين: N 2 + 3H 2 2NH 3

حسب آلية التدفق

آلية جذرية.

أ: ب → أ + + ب

تحدث تفاعلات جذرية بين الجذور والجزيئات المتكونة أثناء التفاعل:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + حمض الهيدروكلوريك

أمثلة: تفاعلات الاحتراق للعضوية و مواد غير عضوية، تخليق الماء ، الأمونيا ، تفاعلات الهالوجين والنترة للألكانات ، الأزمرة والأروماتة للألكانات ، الأكسدة التحفيزية للألكانات ، بلمرة الألكينات ، كلوريد الفينيل ، إلخ.

آلية أيونية.

أ: ب →: أ - + ب +

تحدث التفاعلات الأيونية في المحاليل بين الأيونات الموجودة بالفعل أو المتكونة أثناء التفاعل.

حسب نوع الطاقة التي تبدأ التفاعل:

تحدث التفاعلات الكيميائية الضوئية عند التعرض للكميات الخفيفة. على سبيل المثال ، تخليق كلوريد الهيدروجين ، تفاعل الميثان مع الكلور ، إنتاج الأوزون في الطبيعة ، عمليات التمثيل الضوئي ، إلخ.
تبدأ التفاعلات الإشعاعية بإشعاع عالي الطاقة (أشعة إكس ، أشعة جاما).
تبدأ التفاعلات الكهروكيميائية بواسطة تيار كهربائي ، على سبيل المثال ، أثناء التحليل الكهربائي.
تبدأ التفاعلات الكيميائية الحرارية بالطاقة الحرارية. وتشمل هذه جميع التفاعلات الماصة للحرارة والعديد من التفاعلات الطاردة للحرارة التي تتطلب بدء الحرارة.