يجب التمييز بين التفاعلات الكيميائية والتفاعلات النووية. نتيجة ل تفاعلات كيميائية 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:
27 13 Al + 1 1 H \ u003d 24 12 Mg + 4 2 He
تصنيف التفاعلات الكيميائية متعدد الأوجه ، أي أنه يمكن أن يعتمد على علامات 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.
I. وفقًا لعدد وتكوين المواد المتفاعلة
ردود الفعل التي تحدث دون تغيير تركيبة المواد.
في لا الكيمياء العضويةتتضمن هذه التفاعلات عمليات الحصول على تعديلات متآصلة لعنصر كيميائي واحد ، على سبيل المثال:
C (الجرافيت) ↔ C (الماس)
S (معيني) ↔ S (أحادي الميل)
R (أبيض) ↔ R (أحمر)
Sn (قصدير أبيض) ↔ Sn (قصدير رمادي)
3O 2 (أكسجين) ↔ 2O 3 (أوزون)
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 الأزمرة للألكانات له أهمية عملية كبيرة ، لأن الهيدروكربونات في البنية المتوازنة لها قدرة أقل على التفجير.
2. أزمرة الألكينات.
3. isomerization من الألكينات (تفاعل A. E.Favoursky).
CH 3 - CH 2 - C \ u003d - CH ↔ CH 3 - C \ u003d - C- CH 3
إيثيل أسيتيلين ثنائي ميثيل أسيتيلين
4. إيزومرة هالو ألكانات (أ. إي. فافورسكي ، 1907).
5. أزمرة سيانيت الأمونيوم عند التسخين.
لأول مرة ، تم تصنيع اليوريا بواسطة F. Wehler في عام 1828 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 هي تلك التفاعلات التي تتكون فيها مادة معقدة واحدة من مادتين أو أكثر
في الكيمياء غير العضوية ، يمكن اعتبار المجموعة الكاملة للتفاعلات المركبة ، على سبيل المثال ، باستخدام مثال التفاعلات للحصول على حمض الكبريتيك من الكبريت:
1. الحصول على أكسيد الكبريت (IV):
S + O 2 \ u003d SO - من اثنين مواد بسيطةيتكون مجمع واحد.
2. الحصول على أكسيد الكبريت (السادس):
SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - تتكون مادة معقدة واحدة من مادة بسيطة ومعقدة.
3. الحصول على حامض الكبريتيك:
SO 3 + H 2 O \ u003d H 2 SO 4 - يتكون مجمع واحد 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 2 O \ u003d 4HNO 3
في الكيمياء العضوية ، يشار إلى التفاعلات المركبة عادة باسم "تفاعلات الإضافة". 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 \ u003d CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3
إيثين → إيثان
2. تفاعل الترطيب - إضافة الماء.
3. تفاعل البلمرة.
2. تفاعلات التحلل هي تلك التفاعلات التي تتكون فيها عدة مواد جديدة من مادة معقدة واحدة.
في الكيمياء غير العضوية ، يمكن اعتبار المجموعة الكاملة من هذه التفاعلات في كتلة التفاعلات للحصول على الأكسجين بالطرق المعملية:
1. تحلل أكسيد الزئبق (II) - يتكون اثنان بسيطان من مادة معقدة واحدة.
2. تحلل نترات البوتاسيوم - من مادة معقدة واحدة ، واحدة بسيطة ومركبة واحدة.
3. تحلل برمنجنات البوتاسيوم - من مادة معقدة واحدة ، اثنتان معقدتان وواحدة بسيطة ، أي ثلاث مواد جديدة.
في الكيمياء العضوية ، يمكن اعتبار تفاعلات التحلل على كتلة التفاعلات لإنتاج الإيثيلين في المختبر وفي الصناعة:
1. تفاعل الإيثانول مع الجفاف (انقسام الماء):
C 2 H 5 OH → CH 2 \ u003d CH 2 + H 2 O
2. تفاعل نزع الهدرجة (انقسام الهيدروجين) للإيثان:
CH 3 -CH 3 → CH 2 \ u003d CH 2 + H 2
أو CH 3 -CH 3 → 2C + ZH 2
3. تفاعل تكسير (انقسام) البروبان:
CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 \ u003d CH 2 + CH 4
3. تفاعلات الاستبدال هي تفاعلات تؤدي نتيجة لذلك إلى استبدال ذرات مادة بسيطة بذرات 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 الفلزات الأرضية القلوية أو القلوية مع الماء:
2Na + 2H 2 O \ u003d 2NaOH + H 2
2. تفاعل المعادن مع الأحماض في المحلول:
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
3 - تفاعل المعادن مع الأملاح في المحلول:
Fe + CuSO 4 = FeSO4 + النحاس
4. ميتالثرمي:
2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr
موضوع دراسة الكيمياء العضوية ليس مواد بسيطة ، بل مركبات فقط. لذلك ، كمثال على تفاعل الاستبدال ، نقدم أكثر من غيرها خاصية مميزةالمركبات المشبعة ، وخاصة الميثان ، هي قدرة ذرات الهيدروجين على الاستعاضة عن ذرات الهالوجين. مثال آخر هو المعالجة بالبروم مركب عطري(بنزين ، تولوين ، أنيلين).
ج 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr
البنزين → بروموبنزين
دعونا ننتبه إلى خصوصية رد فعل الاستبدال في المواد العضوية: نتيجة لمثل هذه التفاعلات ، لا تتشكل مادة بسيطة ومعقدة ، كما هو الحال في الكيمياء غير العضوية ، ولكن اثنين مواد معقدة.
في الكيمياء العضوية ، تتضمن تفاعلات الاستبدال أيضًا بعض التفاعلات بين مادتين معقدتين ، على سبيل المثال ، نترات البنزين. إنه رسميًا تفاعل تبادلي. حقيقة أن هذا رد فعل بديل يصبح واضحًا فقط عند النظر في آليته.
4. تفاعلات التبادل هي مثل هذه التفاعلات التي تتبادل فيها مادتان معقدتان الأجزاء المكونة لهما
تميز هذه التفاعلات خواص الإلكتروليتات وتنتقل في المحاليل وفقًا لقاعدة Berthollet ، أي فقط إذا تم تشكيل مادة راسب أو غاز أو مادة منخفضة الانفصال (على سبيل المثال ، H 2 O) نتيجة لذلك.
في الكيمياء غير العضوية ، يمكن أن يكون هذا كتلة من التفاعلات التي تميز ، على سبيل المثال ، خصائص القلويات:
1. تفاعل التعادل الذي يصاحب تكوين الملح والماء.
2. التفاعل بين القلويات والملح ، والذي يترافق مع تكوين الغاز.
3. التفاعل بين القلويات والملح ، والذي يترافق مع تكوين راسب:
СuSO 4 + 2KOH \ u003d Cu (OH) 2 + K 2 SO 4
أو في شكل أيوني:
Cu 2+ + 2OH - \ u003d Cu (OH) 2
في الكيمياء العضوية ، يمكن للمرء أن يفكر في كتلة من التفاعلات التي تميز ، على سبيل المثال ، خصائص حمض الأسيتيك:
1. يبدأ التفاعل بتكوين إلكتروليت ضعيف - H 2 O:
CH 3 COOH + NaOH → Na (CH3COO) + H 2 O
2. التفاعل المصاحب لتكوين الغاز:
2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2 + + CO 2 + H 2 O
3. تفاعل التفاعل مع تكوين راسب:
2CH 3 COOH + K 2 SO 3 → 2K (CH 3 COO) + H 2 SO 3
2CH 3 COOH + SiO → 2CH 3 COO + H 2 SiO 3
ثانيًا. عن طريق تغيير حالات الأكسدة العناصر الكيميائيةوتشكيل المواد
على هذا الأساس ، يتم تمييز ردود الفعل التالية:
1. 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 + H + 2 SO 4 \ u003d Mg + 2 SO 4 + H 2
2. 2Mg 0 + O 0 2 = Mg +2 O -2
يتم تجميع تفاعلات الأكسدة والاختزال المعقدة باستخدام طريقة توازن الإلكترون.
2KMn +7 O 4 + 16HCl - \ u003d 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O
الكيمياء غير العضوية مثال رئيسييمكن أن تكون تفاعلات الأكسدة والاختزال بمثابة خصائص للألدهيدات.
1. يتم تقليلها إلى الكحوليات المقابلة:
تتأكسد Aldecides إلى الأحماض المقابلة:
2. التفاعلات التي تحدث دون تغيير حالات أكسدة العناصر الكيميائية.
وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، جميع تفاعلات التبادل الأيوني ، بالإضافة إلى العديد من التفاعلات المركبة ، والعديد من تفاعلات التحلل ، وتفاعلات الأسترة:
HCOOH + CHgOH = HSOCH 3 + H 2 O
ثالثا. عن طريق التأثير الحراري
وفقًا للتأثير الحراري ، يتم تقسيم التفاعلات إلى ماص للحرارة وطارد للحرارة.
1. تستمر التفاعلات الطاردة للحرارة 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.
يشار إلى التفاعلات الطاردة للحرارة التي تبدأ مع إطلاق الضوء على أنها تفاعلات احتراق. تعتبر هدرجة الإيثيلين مثالاً على تفاعل طارد للحرارة. يعمل في درجة حرارة الغرفة.
2. تستمر التفاعلات الماصة للحرارة مع امتصاص الطاقة.
من الواضح أن جميع تفاعلات التحلل تقريبًا ستنطبق عليهم ، على سبيل المثال:
1. تكليس الحجر الجيري
2. تكسير البيوتان
كمية الطاقة المنبعثة أو الممتصة نتيجة التفاعل تسمى التأثير الحراري للتفاعل ، وتسمى معادلة التفاعل الكيميائي التي تشير إلى هذا التأثير بالمعادلة الحرارية الكيميائية:
H 2 (g) + C 12 (g) \ u003d 2HC 1 (g) + 92.3 kJ
N 2 (g) + O 2 (g) \ u003d 2NO (g) - 90.4 كيلو جول
رابعا. وفقًا لحالة تراكم المواد المتفاعلة (تكوين الطور)
وفقًا لحالة تجميع المواد المتفاعلة ، هناك:
1. التفاعلات غير المتجانسة - التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل في حالات تجميع مختلفة (في مراحل مختلفة).
2. التفاعلات المتجانسة - التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل متماثلة حالة التجميع(في مرحلة واحدة).
خامسا حسب مشاركة المحفز
حسب مشاركة المحفز هناك:
1. التفاعلات غير التحفيزية التي تحدث بدون مشاركة عامل مساعد.
2. التفاعلات التحفيزية التي تحدث بمشاركة عامل حفاز. نظرًا لأن جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث في خلايا الكائنات الحية تتقدم بمشاركة محفزات بيولوجية خاصة ذات طبيعة بروتينية - إنزيمات ، فهي جميعًا محفزة ، أو بشكل أكثر دقة ، إنزيمية. وتجدر الإشارة إلى أن أكثر من 70٪ من الصناعات الكيماوية تستخدم المحفزات.
السادس. من اتجاه
حسب الاتجاه هناك:
1. ردود فعل لا رجوع فيهافي 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.
2. ردود الفعل العكسية في ظل هذه الظروف تستمر في وقت واحد في اتجاهين متعاكسين. معظم ردود الفعل هذه.
في الكيمياء العضوية ، تنعكس علامة الانعكاس في الأسماء - متضادات العمليات:
الهدرجة - نزع الهيدروجين ،
الترطيب - الجفاف ،
البلمرة - إزالة البلمرة.
جميع تفاعلات الأسترة قابلة للعكس (العملية المعاكسة ، كما تعلم ، تسمى التحلل المائي) والتحلل المائي للبروتين ، استراتوالكربوهيدرات وعديد النوكليوتيدات. تكمن إمكانية عكس هذه العمليات في الأساس أهم عقاركائن حي - التمثيل الغذائي.
سابعا. حسب آلية التدفق هناك:
1. تحدث تفاعلات جذرية بين الجذور والجزيئات المتكونة أثناء التفاعل.
كما تعلم بالفعل ، في جميع التفاعلات ، تنكسر الروابط الكيميائية القديمة وتتشكل روابط كيميائية جديدة. تحدد طريقة كسر الرابطة في جزيئات المادة الأولية آلية (مسار) التفاعل. إذا تم تشكيل المادة بواسطة رابطة تساهمية ، فيمكن أن تكون هناك طريقتان لكسر هذه الرابطة: الحالة الانحلالية والانحلالية. على سبيل المثال ، بالنسبة لجزيئات Cl 2 و CH 4 وما إلى ذلك ، يتحقق تمزق انحلالي للروابط ، سيؤدي إلى تكوين جسيمات بإلكترونات غير زوجية ، أي الجذور الحرة.
غالبًا ما تتشكل الجذور عندما يتم كسر الروابط حيث يتم توزيع أزواج الإلكترون المشتركة بالتساوي تقريبًا بين الذرات (الرابطة التساهمية غير القطبية) ، ولكن يمكن أيضًا كسر العديد من الروابط القطبية بطريقة مماثلة ، لا سيما عندما يحدث التفاعل في المرحلة الغازية وتحت تأثير الضوء ، على سبيل المثال ، في حالة العمليات التي تمت مناقشتها أعلاه - تفاعل C 12 و CH 4 -. الجذور شديدة التفاعل ، لأنها تميل إلى إكمال طبقة الإلكترون الخاصة بها عن طريق أخذ إلكترون من ذرة أو جزيء آخر. على سبيل المثال ، عندما يصطدم جذر الكلور بجزيء الهيدروجين ، فإنه يتسبب في حدوث انقطاع في زوج الإلكترون الشائع الذي يربط ذرات الهيدروجين ويشكل الرابطة التساهميةبإحدى ذرات الهيدروجين. تصبح ذرة الهيدروجين الثانية جذرية ، وتشكل زوجًا مشتركًا من الإلكترون مع الإلكترون غير المزدوج لذرة الكلور من جزيء Cl 2 المنهار ، مما ينتج عنه جذور الكلور التي تهاجم جزيء هيدروجين جديد ، إلخ.
تسمى التفاعلات ، وهي سلسلة من التحولات المتتالية ، التفاعلات المتسلسلة. من أجل تطوير نظرية التفاعلات المتسلسلة ، حصل اثنان من الكيميائيين البارزين على جائزة نوبل - مواطننا ن.
يتم إجراء تفاعل الاستبدال بين الكلور والميثان بشكل مشابه:
تستمر معظم تفاعلات الاحتراق للمواد العضوية وغير العضوية ، وتخليق الماء ، والأمونيا ، وبلمرة الإيثيلين ، وكلوريد الفينيل ، وما إلى ذلك وفقًا للآلية الجذرية.
2. تحدث التفاعلات الأيونية بين الأيونات الموجودة بالفعل أو المتكونة أثناء التفاعل.
عادي التفاعلات الأيونيةهو التفاعل بين المنحل بالكهرباء في المحلول. تتشكل الأيونات ليس فقط أثناء تفكك الإلكتروليت في المحاليل ، ولكن أيضًا تحت تأثير التفريغ الكهربائيوالتدفئة أو الإشعاع. تقوم أشعة جاما ، على سبيل المثال ، بتحويل جزيئات الماء والميثان إلى أيونات جزيئية.
وفقًا لآلية أيونية أخرى ، توجد تفاعلات إضافة هاليدات الهيدروجين ، والهيدروجين ، والهالوجينات إلى الألكينات ، وأكسدة الكحوليات وتجفيفها ، واستبدال هيدروكسيل الكحول بالهالوجين ؛ التفاعلات التي تميز خصائص الألدهيدات والأحماض. تتشكل الأيونات في هذه الحالة عن طريق الانكسار غير المتجانسة للروابط القطبية التساهمية.
ثامنا. حسب نوع الطاقة
بدء التفاعل ، هناك:
1. التفاعلات الضوئية الكيميائية. يتم بدئها بالطاقة الضوئية. بالإضافة إلى العمليات الكيميائية الضوئية المذكورة أعلاه لتخليق حمض الهيدروكلوريك أو تفاعل الميثان مع الكلور ، فإنها تشمل إنتاج الأوزون في طبقة التروبوسفير كملوث ثانوي للغلاف الجوي. في هذه الحالة ، يعمل أكسيد النيتريك (IV) باعتباره الأول ، والذي يشكل جذور الأكسجين تحت تأثير الضوء. تتفاعل هذه الجذور مع جزيئات الأكسجين ، مما ينتج عنه طبقة الأوزون.
يستمر تكوين الأوزون طالما كان هناك ما يكفي من الضوء ، حيث يمكن أن يتفاعل أكسيد النيتروجين مع جزيئات الأكسجين لتكوين نفس أكسيد النيتروجين. يمكن أن يؤدي تراكم الأوزون وملوثات الهواء الثانوية الأخرى إلى الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي.
يتضمن هذا النوع من التفاعل أيضًا أهم عملية تحدث في الخلايا النباتية - التمثيل الضوئي ، والذي يتحدث اسمه عن نفسه.
2. ردود الفعل الإشعاعية. تبدأ بإشعاع عالي الطاقة - أشعة سينية ، إشعاع نووي (أشعة ، جسيمات - He 2+ ، إلخ). بمساعدة التفاعلات الإشعاعية ، يتم إجراء بلمرة إشعاعية سريعة جدًا ، وتحلل إشعاعي (تحلل إشعاعي) ، وما إلى ذلك.
على سبيل المثال ، بدلاً من إنتاج الفينول على مرحلتين من البنزين ، يمكن الحصول عليه من خلال تفاعل البنزين مع الماء تحت تأثير الإشعاع. في هذه الحالة ، تتشكل الجذور [OH] و [H] من جزيئات الماء ، والتي يتفاعل معها البنزين لتكوين الفينول:
ج 6 H 6 + 2 [OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O
يمكن إجراء تقسية المطاط بالكبريت باستخدام الفلكنة الإشعاعية ، ولن يكون المطاط الناتج أسوأ من المطاط التقليدي.
3. التفاعلات الكهروكيميائية. بدأوا كهرباء. بالإضافة إلى تفاعلات التحليل الكهربائي المعروفة ، نشير أيضًا إلى تفاعلات التركيب الكهربائي ، على سبيل المثال ، التفاعلات الإنتاج الصناعيمؤكسدات غير عضوية
4. التفاعلات الكيميائية الحرارية. يتم بدئها بالطاقة الحرارية. وتشمل هذه جميع التفاعلات الماصة للحرارة والعديد من التفاعلات الطاردة للحرارة التي تتطلب إمدادًا أوليًا بالحرارة ، أي بدء العملية.
ينعكس التصنيف أعلاه للتفاعلات الكيميائية في الرسم التخطيطي.
تصنيف التفاعلات الكيميائية ، مثل جميع التصنيفات الأخرى ، هو تصنيف مشروط. اتفق العلماء على تقسيم ردود الفعل إلى أنواع معينة حسب العلامات التي حددوها. لكن معظم التحولات الكيميائية يمكن أن تعزى إلى أنواع مختلفة. على سبيل المثال ، دعنا نصنف عملية تصنيع الأمونيا.
هذا هو تفاعل مركب ، الأكسدة والاختزال ، طارد للحرارة ، قابل للانعكاس ، محفز ، غير متجانس (بتعبير أدق ، محفز غير متجانس) ، مع استمرار انخفاض الضغط في النظام. لإدارة العملية بنجاح ، يجب مراعاة جميع المعلومات المذكورة أعلاه. يكون التفاعل الكيميائي المحدد دائمًا متعدد النوعية ، ويتميز بخصائص مختلفة.
يواجه كل معلم مشكلة قلة وقت التدريس. بتعبير أدق ، إنه لا يصطدم حتى ، ولكنه يعمل باستمرار في ظروف نقصه المزمن. علاوة على ذلك ، على مر السنين ، كان هذا الأخير يتزايد باطراد بسبب الضغط. المواد التعليمية، وتقليل عدد الساعات المخصصة لدراسة الكيمياء ، وتعقيد مهام التدريس ، المصممة لتوفير تأثير تنموي متنوع على شخصية الطالب.
لحل هذا التناقض المتزايد باستمرار ، من المهم ، من ناحية ، أن تكشف بشكل مقنع للطالب عن أهمية التعليم ، والحاجة إلى الاهتمام الشخصي به وآفاق الترويج الذاتي في اكتسابه. من ناحية أخرى ، تكثيف العملية التعليمية التي تتم في المدرسة (UEP). يمكن تحقيق الأول إذا كان التدريب منظمًا بطريقة تجعل الطالب يريد ويمكن أن يتعرف على نفسه على أنه موضوع التعلم ، أي أن مثل هذا المشارك في UVP يفهم ويقبل أهدافه ، ويمتلك طرقًا لتحقيقها و تسعى جاهدة لتوسيع نطاق هذه الطرق. وبالتالي ، فإن الشروط الرئيسية لتحويل الطالب إلى موضوع تعليمي (في إطار مادة تدريس الكيمياء) هي كفاءته في محتوى القضايا التربوية قيد الدراسة وطرق إتقانها والتوجه نحو تحقيق معرفة شاملة عن الموضوع.
تحميل:
معاينة:
تصنيف التفاعلات الكيميائية في الكيمياء العضوية وغير العضوية.
/ لمساعدة مدرس شاب /
الغرض: تنظيم معرفة الطلاب حول مناهج تصنيف التفاعلات الكيميائية. المهام التعليمية: · تكرار وتلخيص المعلومات حول تصنيف التفاعلات الكيميائية على أساس - عدد المواد الأولية والتي تم الحصول عليها. تعتبر قوانين الحفاظ على كتلة المادة والطاقة في التفاعلات الكيميائية على أنها حالة خاصةمظهر من مظاهر القانون العالمي للطبيعة.
المهام التعليمية: · إثبات الدور الرائد للنظرية في معرفة الممارسة. أظهر للطلاب علاقة العمليات المعاكسة ؛ إثبات الأهمية النسبية للعمليات قيد الدراسة ؛
تطوير المهام: تنمية التفكير المنطقي من خلال المقارنة والتعميم والتحليل والتنظيم.
نوع الدرس: درس التطبيق المعقد للمعرفة.
الأساليب والتقنيات: المحادثة ، ورقة العملالمسح الجبهي.
الدرس الأول: لحظة تنظيمية
ثانيًا. تحفيز نشاطات التعلمالطلاب وموضوعات الرسائل والأهداف وأهداف الدرس.
ثالثا. التحقق من معرفة الطلاب بالمواد الواقعية.
المحادثة الأمامية: 1. ما أنواع التفاعلات الكيميائية التي تعرفها؟ (تفاعلات التحلل والتوصيل والاستبدال والتبادل). 2. تحديد تفاعل التحلل؟ (تفاعلات التحلل هي تفاعلات يتم فيها تكوين مادتين جديدتين أو أكثر بسيطة أو أقل تعقيدًا من مادة معقدة واحدة). 3. تحديد تفاعل مركب؟ (التفاعلات المركبة هي تفاعلات تشكل فيها مادتان أو أكثر مادة واحدة أكثر تعقيدًا). 4. تحديد رد فعل الاستبدال؟ (تفاعلات الاستبدال هي تفاعلات تحل فيها ذرات مادة بسيطة محل ذرات أحد العناصر في مادة معقدة). خمسةما هو تعريف تفاعل التبادل؟ (تفاعلات التبادل هي تفاعلات تتبادل فيها مادتان معقدتان مكوناتهما). 6. ما هو أساس هذا التصنيف؟ (أساس التصنيف هو عدد المواد الأولية والمكوّنة)
رابعا. التحقق من معرفة الطلاب بالمفاهيم الأساسية والقوانين والنظريات والقدرة على شرح جوهرها.
- اشرح طبيعة التفاعلات الكيميائية. (يتم تقليل جوهر التفاعلات الكيميائية إلى تكسير الروابط في المواد الأولية وظهور روابط كيميائية جديدة في نواتج التفاعل. في هذه الحالة ، يظل العدد الإجمالي لذرات كل عنصر ثابتًا ، وبالتالي ، فإن كتلة المواد لا يتغير نتيجة التفاعلات الكيميائية.)
- من قبل من ومتى تم إنشاء هذا النمط؟ (في عام 1748 ، العالم الروسي M.V. Lomonosov - قانون حفظ كتلة المواد).
خامساً: التحقق من عمق فهم المعرفة ودرجة التعميم.
المهمة: تحديد نوع التفاعل الكيميائي (مركب ، تحلل ، استبدال ، تبادل). أعط تفسيرات لاستنتاجاتك. اضبط النسب. (تكنولوجيا المعلومات والاتصالات)
1 خيار | الخيار 2 | 3 خيار |
|
Mg + O 2 \ u003d MgO | Fe + CuCl 2 \ u003d النحاس + FeCl 2 | النحاس + O 2 \ u003d CuO |
|
K + H 2 O = KOH + H2 | P + O 2 \ u003d P 2 O 5 | Fe 2 O 3 + HCl \ u003d FeCl 3 + H 2 O |
|
Fe + H 2 SO 4 \ u003d FeSO 4 + H 2 | ملغ + حمض الهيدروكلوريك = MgCl 2 + H 2 | Ba + H 2 O \ u003d Ba (OH) 2 + H 2 |
|
Zn + Cu (NO 3) 2 \ u003d Cu + Zn (NO 3) 2 | Al 2 O 3 + HCl = AlCl 3 + H 2 O | SO 2 + H2O ↔ H 2 SO 3 |
|
CaO + H 2 O \ u003d Ca (OH) 2 | P 2 O 5 + H 2 O \ u003d H 3 PO 4 | CuCl 2 + KOH \ u003d Cu (OH) 2 + KCl |
|
CaO + H 3 PO 4 \ u003d Ca 3 (PO 4) 2 + H 2 O | Ba (OH) 2 + HNO 3 = Ba (NO 3) 2 + H 2 O | Ca (OH) 2 + HNO 3 \ u003d Ca (NO 3) 2 + H 2 O |
|
هيدروكسيد الصوديوم + H 2 S = Na 2 S + H 2 O | Ca + H 2 O \ u003d Ca (OH) 2 + H 2 | AgNO 3 + NaBr = AgBr ↓ + NaNO 3 |
|
BaCl 2 + Na 2 SO 4 \ u003d BaSO 4 ↓ + NaCl | AgNO 3 + KCl \ u003d AgCl + KNO 3 | نحاس + زئبق (NO 3) 2 = نحاس (NO 3) 2 + زئبق |
|
ثاني أكسيد الكربون + H2O ↔ H 2 CO 3 | Fe (OH) 3 = Fe 2 O 3 + H 2 O | ملغ + حمض الهيدروكلوريك = MgCl 2 + H 2 |
سادسا تصنيف التفاعلات الكيميائية في الكيمياء العضوية.
ج: في الكيمياء غير العضوية ، والتفاعلات المركبة ، وفي الكيمياء العضوية ، تسمى هذه التفاعلات غالبًا تفاعلات الإضافة (التفاعلات التي يتحد فيها جزيئان أو أكثر من المواد المتفاعلة في واحد) وعادةً ما تشتمل على مركبات تحتوي على رابطة مزدوجة أو ثلاثية. أنواع مختلفة من تفاعلات الإضافة: الهدرجة ، الهدرجة ، الهلجنة المائية ، الهالوجين ، البلمرة. أمثلة على هذه التفاعلات:
1. الهدرجة - تفاعل إضافة جزيء الهيدروجين إلى رابطة متعددة:
H 2 C \ u003d CH 2 + H 2 → CH 3 - CH 3
الإيثيلين الإيثان
HC ≡ CH + H 2 → CH 2 = CH 2
الأسيتيلين الإيثيلين
2. hydrohalogenation - تفاعل إضافة هاليد الهيدروجين إلى رابطة متعددة
H 2 C \ u003d CH 2 + HCl → CH 3 ─CH 2 Cl
إيثيلين كلورو إيثان
(وفقًا لحكم V.V. Markovnikov)
H 2 C \ u003d CH─CH 3 + HCl → CH 3 ─CH Cl─CH 3
البروبيلين 2 - كلوروبروبان
HC≡CH + حمض الهيدروكلوريك → H 2 C = CHCl
كلوريد الأسيتيلين فينيل
HC≡C─CH 3 + HCl → H 2 C = CCl─CH 3
بروبين 2-كلوروبروبين
3. الترطيب - تفاعل إضافة الماء إلى رابطة متعددة
H 2 C \ u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 ─CH 2 OH (الكحول الأساسي)
إيثينول الإيثانول
(أثناء ترطيب البروبين والألكينات الأخرى ، تتشكل كحولات ثانوية)
HC≡CH + H 2 O → H 3 C─CHO
الأسيتيلين ألدهيد - إيثانال (تفاعل كوتشيروف)
4. الهالوجين - تفاعل إضافة جزيء هالوجين إلى رابطة متعددة
H 2 C \ u003d CH─CH 3 + Cl 2 → CH 2 Cl─CHCl─CH3
البروبلين 1،2 - ثنائي كلورو بروبان
HC≡C─CH 3 + Cl 2 → HCCl = CCl─CH 3
بروبين 1،2-ديكلوروبروبين
5. البلمرة - تفاعلات يتم خلالها دمج جزيئات المواد ذات الوزن الجزيئي الصغير مع بعضها البعض لتشكيل جزيئات من المواد ذات الوزن الجزيئي العالي.
n CH 2 \ u003d CH 2 → (-CH 2 -CH 2 -) n
إيثيلين بولي إيثيلين
ب: في الكيمياء العضوية ، تتضمن تفاعلات التحلل (الانقسام): الجفاف ، نزع الهيدروجين ، التكسير ، نزع الهالوجين.
معادلات التفاعل المقابلة هي:
1. الجفاف (شطر الماء)
C 2 H 5 OH → C 2 H 4 + H 2 O (H 2 SO 4)
2. نزع الهيدروجين (إزالة الهيدروجين)
ج 6 س 14 ← ج 6 س 6 + 4 س 2
الهكسان البنزين
3. التكسير
ج 8 س 18 - ج 4 س 10 + ج 4 س 8
أوكتان البيوتان البيوتين
4. نزع الهالوجين (التخلص من هاليد الهيدروجين)
C 2 H 5 Br → C 2 H 4 + HBr (هيدروكسيد الصوديوم ، كحول)
بروموثان إيثيلين
س: في الكيمياء العضوية ، تُفهم تفاعلات الاستبدال على نطاق أوسع ، أي أنه لا يمكن استبدال ذرة واحدة ، ولكن يتم استبدال مجموعة من الذرات. تشمل تفاعلات الاستبدال النترات والهالوجين. الهيدروكربونات المشبعةوالمركبات العطرية والكحولات والفينول:
C 2 H 6 + Cl 2 → C 2 H 5 Cl + حمض الهيدروكلوريك
الإيثان كلورو الإيثان
ج 2 H 6 + HNO 3 → C 2 H 5 NO 2 + H 2 O (رد فعل كونوفالوف)
نيترويثان الإيثان
ج 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr
البنزين بروموبنزين
ج 6 H 6 + HNO 3 → C 6 H 5 NO 2 + H 2 O
نيتروبنزين البنزين
C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O
الإيثانول كلورو إيثان
ج 6 H 5 OH + 3Br 2 → C 6 H 2 Br 3 + 3HBr
الفينول 2،4،6 - ثلاثي بروموفينول
D: التفاعلات التبادلية في الكيمياء العضوية هي خاصية مميزة للكحولات والأحماض الكربوكسيلية
هيدروكلوريد الصوديوم + هيدروكسيد الصوديوم → HCOONa + H. 2 س
فورمات الصوديوم حمض الفورميك
(تفاعل التعادل)
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ↔ CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
أسيتات إيثيل الإيثانول الخل
(تفاعل الأسترة ، التحلل المائي)
سابعا توحيد ZUN
- يحدث التفاعل عند تسخين هيدروكسيد الحديد (3)
- يشير تفاعل الألومنيوم مع حامض الكبريتيك إلى التفاعل
- يشير تفاعل حمض الأسيتيك مع المغنيسيوم إلى التفاعل
- تحديد نوع التفاعلات الكيميائية في سلسلة التحولات:
(استخدام تكنولوجيا المعلومات والاتصالات)
أ) Si → SiO 2 → Na 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 → SiO 2 → Si
ب) CH 4 → C 2 H 2 → C 2 H 4 → C 2 H 5 OH → C 2 H
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 لتفاعل كيميائي ، لا يتغير العدد الإجمالي لذرات كل عنصر كيميائي وتركيبه النظيري. التفاعلات النووية هي مسألة أخرى - عمليات تحول النوى الذرية نتيجة تفاعلها مع نوى أخرى أو جسيمات أولية ، 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 ، نعطي الخاصية الأكثر تميزًا للمركبات المشبعة ، ولا سيما الميثان ، وهي قدرة ذرات الهيدروجين على الاستعاضة عنها 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 لمركب عطري (البنزين ، التولوين ، الأنيلين):
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 (هـ) ↖ (-)) ↙ (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 $
في الكيمياء العضوية ، يمكن أن تكون خصائص الألدهيدات بمثابة مثال صارخ على 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.
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 مثل هذه التصنيفات للتفاعلات غير العضوية والعضوية. 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 ، لأن النتيجة في أغلب الأحيان هي 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). جزيء أبسط (غالبًا مادة غير عضوية، كاشف) في موقع كسر رابطة 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 أنه 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
رقم- 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
يشمل 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. انصح 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 مختلفةالأحماض 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:
هيكل(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-Nضعفت:
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 للاسترات:
5. التحلل المائي لأنهيدريدات الحمض:
طرق الحصول على الأحماض الكربوكسيلية
بالنسبة الأحماض الفرديةهناك طرق محددة للحصول على (الشريحة 11):
للحصول على 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).
في الكيمياء غير العضوية ، تُصنف التفاعلات الكيميائية وفقًا لمعايير مختلفة.
1. عن طريق تغيير حالة الأكسدةإلى الأكسدة والاختزال ، والتي تترافق مع تغير في حالة أكسدة العناصر والقاعدة الحمضية ، والتي تستمر دون تغيير حالات الأكسدة.
2. حسب طبيعة العملية.
تفاعلات التحللهي تفاعلات كيميائية تتكون فيها جزيئات بسيطة من جزيئات أكثر تعقيدًا.
تفاعلات الاتصالتسمى التفاعلات الكيميائية ، حيث يتم الحصول على مركبات معقدة من عدة مركبات أبسط.
تفاعلات الاستبدالهي تفاعلات كيميائية يتم فيها استبدال ذرة أو مجموعة ذرات في جزيء بذرة أخرى أو مجموعة ذرات.
تبادل ردود الفعلتسمى التفاعلات الكيميائية التي تحدث دون تغيير حالة أكسدة العناصر وتؤدي إلى تبادل الأجزاء المكونة للكواشف.
3. إذا كان ذلك ممكنًا ، فانتقل في الاتجاه المعاكس إلى الاتجاه القابل للعكس والذي لا رجوع فيه.
بعض التفاعلات ، مثل احتراق الإيثانول ، لا رجوع فيها عمليا ، أي من المستحيل تهيئة الظروف لها لكي تتدفق في الاتجاه المعاكس.
ومع ذلك ، هناك العديد من ردود الفعل التي يمكن أن تستمر في الاتجاهين الأمامي والخلفي وفقًا لظروف العملية. يتم استدعاء ردود الفعل التي يمكن أن تستمر في كلا الاتجاهين الأمامي والخلفي تفريغ.
4. حسب نوع تمزق السندات - متجانسة(فجوة متساوية ، كل ذرة تحصل على إلكترون واحد) و غير متجانس(فجوة غير متكافئة - يحصل المرء على زوج من الإلكترونات).
5. وفقا للتأثير الحراري ، طاردة للحرارة(إطلاق نار) و ماص للحرارة(امتصاص الحرارة).
ستكون التفاعلات المركبة بشكل عام تفاعلات طاردة للحرارة ، بينما تكون تفاعلات التحلل ماصة للحرارة. استثناء نادر هو التفاعل الماص للحرارة للنيتروجين مع الأكسجين N 2 + O 2 = 2NO - Q.
6. حسب حالة تجميع المراحل.
متجانس(يحدث التفاعل في مرحلة واحدة ، بدون واجهات ؛ تفاعلات في الغازات أو في المحاليل).
غير متجانسة(تحدث ردود الفعل عند حدود المرحلة).
7. باستخدام محفز.
المحفز هو مادة تسرع التفاعل الكيميائي لكنها تظل دون تغيير كيميائيًا.
المحفزعمليا لا تذهب دون استخدام محفز و غير محفز.
تصنيف التفاعلات العضوية
|
نوع رد الفعل |
أصولي |
محبة النواة (ن) |
محبة للكهرباء (ه) |
|
الاستبدال (S) |
أصولي الاستبدال (S R) |
استبدال النواة (S N) |
الاستبدال الكهربائي (S E) |
|
اتصال (أ) |
أصولي اتصال (A R) |
إضافة محبة للنووية (A N) |
الإضافة الكهربية (أ هـ) |
|
انشقاق (ه) (القضاء) |
أصولي انشقاق (E R) |
انشقاق نوكليوفيليك (E N) |
القضاء على الالكتروفيل (E E) |
يشير مصطلح Electrophilic إلى تفاعلات الحالة غير المتجانسة للمركبات العضوية مع المواد الكهربية - وهي جزيئات تحمل شحنة موجبة كاملة أو جزئية. تنقسم إلى تفاعلات الاستبدال الإلكتروفيلي وتفاعلات الإضافة المحبة للكهرباء. علي سبيل المثال،
H 2 C \ u003d CH 2 + Br 2 BrCH 2 - CH 2 Br
تشير Nucleophilic إلى تفاعلات الحالة غير المتجانسة للمركبات العضوية مع nucleophiles - وهي جزيئات تحمل عددًا صحيحًا أو شحنة سالبة جزئية. تنقسم إلى تفاعلات الاستبدال nucleophilic وتفاعلات الإضافة nucleophilic. علي سبيل المثال،
CH 3 Br + NaOH CH 3 OH + NaBr
التفاعلات الجذرية (المتسلسلة) تسمى تفاعلات كيميائية تتضمن الجذور ، على سبيل المثال
