Chemische Reaktionen sind von Kernreaktionen zu unterscheiden. Ergebend chemische Reaktionen Gesamtzahl Atome jedes chemischen Elements und seine Isotopenzusammensetzung ändern sich nicht. Etwas anderes Kernreaktionen- Transformationsprozesse Atomkerne als Ergebnis ihrer Wechselwirkung mit anderen Kernen oder Elementarteilchen, zum Beispiel die Umwandlung von Aluminium in Magnesium:

27 13 Al + 1 1 H \u003d 24 12 Mg + 4 2 He

Die Einteilung chemischer Reaktionen ist vielschichtig, das heißt, sie kann sich an verschiedenen Vorzeichen orientieren. Aber unter jedem dieser Zeichen können Reaktionen sowohl zwischen anorganischen als auch zwischen organischen Substanzen zugeschrieben werden.

Betrachten Sie die Einteilung chemischer Reaktionen nach verschiedenen Kriterien.

I. Nach der Zahl und Zusammensetzung der Reaktionspartner

Reaktionen, die ablaufen, ohne die Zusammensetzung von Stoffen zu verändern.

Im nicht organische Chemie Solche Reaktionen umfassen die Prozesse zum Erhalten allotroper Modifikationen eines chemischen Elements, zum Beispiel:

C (Graphit) ↔ C (Diamant)
S (rhombisch) ↔ S (monoklin)
R (weiß) ↔ R (rot)
Sn (weißes Zinn) ↔ Sn (graues Zinn)
3O 2 (Sauerstoff) ↔ 2O 3 (Ozon)

In der organischen Chemie kann diese Art von Reaktionen Isomerisierungsreaktionen umfassen, die ablaufen, ohne nicht nur die qualitative, sondern auch die quantitative Zusammensetzung der Moleküle von Substanzen zu ändern, zum Beispiel:

1. Isomerisierung von Alkanen.

Die Reaktion der Isomerisierung von Alkanen ist von großer praktischer Bedeutung, da Kohlenwasserstoffe der Isostruktur eine geringere Detonationsfähigkeit aufweisen.

2. Isomerisierung von Alkenen.

3. Isomerisierung von Alkinen (Reaktion von A. E. Favorsky).

CH 3 - CH 2 - C \u003d - CH ↔ CH 3 - C \u003d - C- CH 3

Ethylacetylen Dimethylacetylen

4. Isomerisierung von Halogenalkanen (A. E. Favorsky, 1907).

5. Isomerisierung von Ammoniumcyanit beim Erhitzen.

Harnstoff wurde erstmals 1828 von F. Wehler durch Isomerisierung von Ammoniumcyanat beim Erhitzen synthetisiert.

Reaktionen, die mit einer Änderung der Zusammensetzung eines Stoffes einhergehen

Es gibt vier Arten solcher Reaktionen: Verbindungen, Zersetzungen, Substitutionen und Austauschvorgänge.

1. Verbindungsreaktionen sind solche Reaktionen, bei denen aus zwei oder mehreren Stoffen ein komplexer Stoff entsteht

In der Anorganischen Chemie kann die ganze Vielfalt der Verbindungsreaktionen betrachtet werden, beispielsweise am Beispiel der Reaktionen zur Gewinnung von Schwefelsäure aus Schwefel:

1. Gewinnung von Schwefeloxid (IV):

S + O 2 \u003d SO - von zwei einfache Substanzen es entsteht ein Komplex.

2. Gewinnung von Schwefeloxid (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - Eine komplexe Substanz wird aus einer einfachen und komplexen Substanz gebildet.

3. Gewinnung von Schwefelsäure:

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 - Ein Komplex wird aus zwei komplexen Substanzen gebildet.

Ein Beispiel für eine zusammengesetzte Reaktion, bei der aus mehr als zwei Ausgangsstoffen eine komplexe Substanz gebildet wird, ist die letzte Stufe bei der Herstellung von Salpetersäure:

4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4HNO 3

In der organischen Chemie werden Verbindungsreaktionen allgemein als "Additionsreaktionen" bezeichnet. Die ganze Vielfalt solcher Reaktionen kann am Beispiel eines Reaktionsblocks betrachtet werden, der die Eigenschaften ungesättigter Stoffe, beispielsweise Ethylen, charakterisiert:

1. Hydrierungsreaktion - Wasserstoffaddition:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3

Ethen → Ethan

2. Hydratationsreaktion – Zugabe von Wasser.

3. Polymerisationsreaktion.

2. Zersetzungsreaktionen sind solche Reaktionen, bei denen aus einem komplexen Stoff mehrere neue Stoffe entstehen.

In der Anorganischen Chemie kann die ganze Vielfalt solcher Reaktionen im Block der Reaktionen zur Gewinnung von Sauerstoff durch Labormethoden betrachtet werden:

1. Zersetzung von Quecksilber (II) -oxid - aus einer komplexen Substanz werden zwei einfache gebildet.

2. Zersetzung von Kaliumnitrat - aus einer komplexen Substanz werden eine einfache und eine komplexe Substanz gebildet.

3. Zersetzung von Kaliumpermanganat - aus einer komplexen Substanz werden zwei komplexe und eine einfache gebildet, dh drei neue Substanzen.

In der organischen Chemie können Zersetzungsreaktionen am Reaktionsblock zur Herstellung von Ethylen im Labor und in der Industrie betrachtet werden:

1. Die Reaktion der Dehydratisierung (Wasserspaltung) von Ethanol:

C 2 H 5 OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O

2. Dehydrierungsreaktion (Wasserstoffspaltung) von Ethan:

CH 3 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + H 2

oder CH 3 -CH 3 → 2C + ZH 2

3. Spaltreaktion (Spaltung) von Propan:

CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + CH 4

3. Substitutionsreaktionen sind solche Reaktionen, bei denen die Atome eines einfachen Stoffes die Atome eines Elements in einem komplexen Stoff ersetzen.

In der anorganischen Chemie ist ein Beispiel für solche Prozesse ein Reaktionsblock, der die Eigenschaften von beispielsweise Metallen charakterisiert:

1. Wechselwirkung von Alkali- oder Erdalkalimetallen mit Wasser:

2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2

2. Wechselwirkung von Metallen mit Säuren in Lösung:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

3. Wechselwirkung von Metallen mit Salzen in Lösung:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

4. Metallthermie:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr

Studiengegenstand der Organischen Chemie sind nicht einfache Substanzen, sondern nur Verbindungen. Daher stellen wir als Beispiel für eine Substitutionsreaktion die meisten vor charakteristische Eigenschaft gesättigte Verbindungen, insbesondere Methan, ist die Fähigkeit seiner Wasserstoffatome, durch Halogenatome ersetzt zu werden. Ein weiteres Beispiel ist die Bromierung aromatische Verbindung(Benzol, Toluol, Anilin).

C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

Benzol → Brombenzol

Achten wir auf die Besonderheit der Substitutionsreaktion bei organische Materie: Als Ergebnis solcher Reaktionen entsteht nicht wie in der anorganischen Chemie eine einfache und komplexe Substanz, sondern zwei komplexe Substanzen.

Substitutionsreaktionen umfassen in der organischen Chemie auch einige Reaktionen zwischen zwei komplexen Stoffen, beispielsweise die Nitrierung von Benzol. Es handelt sich formal um eine Austauschreaktion. Dass es sich hierbei um eine Substitutionsreaktion handelt, wird erst klar, wenn man ihren Mechanismus betrachtet.

4. Austauschreaktionen sind solche Reaktionen, bei denen zwei komplexe Stoffe ihre Bestandteile austauschen

Diese Reaktionen charakterisieren die Eigenschaften von Elektrolyten und laufen in Lösungen nach der Berthollet-Regel ab, also nur dann, wenn dabei ein Niederschlag, Gas oder eine schwer dissoziierende Substanz (z. B. H 2 O) entsteht.

In der anorganischen Chemie kann dies ein Reaktionsblock sein, der beispielsweise die Eigenschaften von Alkalien charakterisiert:

1. Neutralisationsreaktion, die mit der Bildung von Salz und Wasser einhergeht.

2. Die Reaktion zwischen Alkali und Salz, die mit der Bildung von Gas einhergeht.

3. Die Reaktion zwischen Alkali und Salz, die mit der Bildung eines Niederschlags einhergeht:

СuSO 4 + 2 KOH \u003d Cu (OH) 2 + K 2 SO 4

oder in ionischer Form:

Cu 2+ + 2OH - \u003d Cu (OH) 2

In der organischen Chemie kann man sich einen Reaktionsblock vorstellen, der beispielsweise die Eigenschaften von Essigsäure charakterisiert:

1. Die Reaktion verläuft unter Bildung eines schwachen Elektrolyten - H 2 O:

CH 3 COOH + NaOH → Na (CH3COO) + H 2 O

2. Die Reaktion, die mit der Gasbildung einhergeht:

2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O

3. Die unter Bildung eines Niederschlags verlaufende Reaktion:

2CH 3 COOH + K 2 SO 3 → 2 K (CH 3 COO) + H 2 SO 3

2CH 3 COOH + SiO → 2CH 3 COO + H 2 SiO 3

II. Durch Änderung der Oxidationsstufen chemische Elemente, Stoffe bilden

Auf dieser Grundlage werden folgende Reaktionen unterschieden:

1. Reaktionen, die bei einer Änderung der Oxidationsstufen von Elementen auftreten, oder Redoxreaktionen.

Dazu gehören viele Reaktionen, einschließlich aller Substitutionsreaktionen, sowie solche Reaktionen der Verbindung und Zersetzung, an denen mindestens ein einfacher Stoff beteiligt ist, zum Beispiel:

1. Mg 0 + H + 2 SO 4 \u003d Mg + 2 SO 4 + H 2

2. 2Mg 0 + O 0 2 = Mg +2 O –2

Komplexe Redoxreaktionen werden mit der Elektronenbilanzmethode zusammengestellt.

2KMn +7 O 4 + 16HCl - \u003d 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O

Anorganische Chemie ein Paradebeispiel Redoxreaktionen können als Eigenschaften von Aldehyden dienen.

1. Sie werden zu den entsprechenden Alkoholen reduziert:

Aldezide werden zu den entsprechenden Säuren oxidiert:

2. Reaktionen, die stattfinden, ohne die Oxidationsstufen chemischer Elemente zu ändern.

Dazu gehören beispielsweise alle Ionenaustauschreaktionen, sowie viele Verbindungsreaktionen, viele Zersetzungsreaktionen, Veresterungsreaktionen:

HCOOH + CHgOH = HSOCH 3 + H 2 O

III. Durch thermische Wirkung

Entsprechend dem thermischen Effekt werden die Reaktionen in exotherme und endotherme unterteilt.

1. Exotherme Reaktionen verlaufen unter Freisetzung von Energie.

Dazu gehören fast alle zusammengesetzten Reaktionen. Eine seltene Ausnahme bilden die endothermen Reaktionen der Synthese von Stickstoffmonoxid (II) aus Stickstoff und Sauerstoff und die Reaktion von gasförmigem Wasserstoff mit festem Jod.

Als Verbrennungsreaktionen werden exotherme Reaktionen bezeichnet, die unter Freisetzung von Licht ablaufen. Die Hydrierung von Ethylen ist ein Beispiel für eine exotherme Reaktion. Es läuft bei Zimmertemperatur.

2. Endotherme Reaktionen laufen unter Energieaufnahme ab.

Offensichtlich gelten für sie fast alle Zersetzungsreaktionen, zum Beispiel:

1. Kalzinierung von Kalkstein

2. Butancracken

Die Menge an Energie, die als Ergebnis der Reaktion freigesetzt oder absorbiert wird, wird als thermischer Effekt der Reaktion bezeichnet, und die Gleichung einer chemischen Reaktion, die diesen Effekt angibt, wird als thermochemische Gleichung bezeichnet:

H 2 (g) + C 12 (g) \u003d 2HC 1 (g) + 92,3 kJ

N 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2NO (g) - 90,4 kJ

IV. Je nach Aggregatzustand reagierender Stoffe (Phasenzusammensetzung)

Je nach Aggregatzustand der reagierenden Stoffe gibt es:

1. Heterogene Reaktionen - Reaktionen, bei denen die Edukte und Reaktionsprodukte in unterschiedlichen Aggregatzuständen (in unterschiedlichen Phasen) vorliegen.

2. Homogene Reaktionen - Reaktionen, bei denen die Reaktanten und Reaktionsprodukte gleich sind Aggregatzustand(in einer Phase).

V. Je nach Beteiligung des Katalysators

Je nach Beteiligung des Katalysators gibt es:

1. Nichtkatalytische Reaktionen, die ohne Beteiligung eines Katalysators ablaufen.

2. Katalytische Reaktionen, die unter Beteiligung eines Katalysators stattfinden. Da alle biochemischen Reaktionen, die in den Zellen lebender Organismen ablaufen, unter Beteiligung spezieller biologischer Katalysatoren der Proteinnatur - Enzyme - ablaufen, sind sie alle katalytisch oder genauer gesagt enzymatisch. Es sei darauf hingewiesen, dass mehr als 70 % der chemischen Industrie Katalysatoren verwenden.

VI. In Richtung

Nach Richtung gibt es:

1. irreversible Reaktionen fließen unter diesen Bedingungen nur in eine Richtung. Dazu gehören alle Austauschreaktionen, die mit der Bildung eines Niederschlags, Gases oder einer schwer dissoziierenden Substanz (Wasser) einhergehen, sowie alle Verbrennungsreaktionen.

2. Reversible Reaktionen laufen unter diesen Bedingungen gleichzeitig in zwei entgegengesetzte Richtungen ab. Die meisten dieser Reaktionen sind.

In der organischen Chemie spiegelt sich das Zeichen der Reversibilität in den Namen wider - Antonyme von Prozessen:

Hydrierung - Dehydrierung,

Hydratation - Austrocknung,

Polymerisation - Depolymerisation.

Alle Veresterungsreaktionen sind reversibel (der entgegengesetzte Prozess wird bekanntlich als Hydrolyse bezeichnet) und Proteinhydrolyse, Ester, Kohlenhydrate, Polynukleotide. Die Reversibilität dieser Prozesse liegt zugrunde die wichtigste Eigenschaft lebender Organismus - Stoffwechsel.

VII. Je nach Strömungsmechanismus gibt es:

1. Radikalreaktionen finden zwischen den während der Reaktion gebildeten Radikalen und Molekülen statt.

Wie Sie bereits wissen, werden bei allen Reaktionen alte chemische Bindungen aufgebrochen und neue chemische Bindungen gebildet. Die Methode des Bindungsbruchs in den Molekülen der Ausgangssubstanz bestimmt den Mechanismus (Weg) der Reaktion. Wenn die Substanz durch eine kovalente Bindung gebildet wird, kann es zwei Möglichkeiten geben, diese Bindung zu brechen: hämolytisch und heterolytisch. Beispielsweise wird für die Moleküle von Cl 2 , CH 4 usw. ein hämolytischer Bindungsbruch realisiert, der zur Bildung von Partikeln mit ungepaarten Elektronen, dh freien Radikalen, führt.

Radikale werden am häufigsten gebildet, wenn Bindungen gebrochen werden, bei denen die gemeinsamen Elektronenpaare ungefähr gleichmäßig auf Atome verteilt sind (unpolare kovalente Bindung), aber viele polare Bindungen können auch auf ähnliche Weise gebrochen werden, insbesondere wenn die Reaktion stattfindet in der Gasphase und unter Lichteinfluss, wie beispielsweise bei den oben diskutierten Prozessen - der Wechselwirkung von C 12 und CH 4 - . Radikale sind sehr reaktiv, da sie dazu neigen, ihre Elektronenschicht zu vervollständigen, indem sie ein Elektron von einem anderen Atom oder Molekül aufnehmen. Wenn beispielsweise ein Chlorradikal mit einem Wasserstoffmolekül kollidiert, verursacht dies einen Bruch im gemeinsamen Elektronenpaar, das Wasserstoffatome bindet und bildet kovalente Bindung mit einem der Wasserstoffatome. Das zweite Wasserstoffatom, das zu einem Radikal wird, bildet ein gemeinsames Elektronenpaar mit dem ungepaarten Elektron des Chloratoms aus dem kollabierenden Cl 2 -Molekül, was zu einem Chlorradikal führt, das ein neues Wasserstoffmolekül angreift usw.

Reaktionen, die eine Kette aufeinanderfolgender Umwandlungen sind, werden als Kettenreaktionen bezeichnet. Für die Entwicklung der Theorie der Kettenreaktionen wurden zwei herausragende Chemiker - unser Landsmann N. N. Semenov und der Engländer S. A. Hinshelwood - mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.
Die Substitutionsreaktion zwischen Chlor und Methan verläuft ähnlich:

Die meisten Verbrennungsreaktionen organischer und anorganischer Substanzen, die Synthese von Wasser, Ammoniak, die Polymerisation von Ethylen, Vinylchlorid usw. verlaufen nach dem Radikalmechanismus.

2. Ionenreaktionen finden zwischen bereits vorhandenen oder während der Reaktion gebildeten Ionen statt.

Typisch ionische Reaktionen ist die Wechselwirkung zwischen Elektrolyten in Lösung. Ionen entstehen nicht nur bei der Dissoziation von Elektrolyten in Lösungen, sondern auch unter Einwirkung von elektrische Entladungen, Heizung oder Strahlung. γ-Strahlen beispielsweise wandeln Wasser- und Methanmoleküle in Molekülionen um.

Gemäß einem anderen ionischen Mechanismus gibt es Additionsreaktionen von Halogenwasserstoffen, Wasserstoff, Halogenen zu Alkenen, Oxidation und Dehydratisierung von Alkoholen, Ersatz von Alkoholhydroxyl durch Halogen; Reaktionen, die die Eigenschaften von Aldehyden und Säuren charakterisieren. Ionen werden in diesem Fall durch heterolytisches Aufbrechen kovalenter polarer Bindungen gebildet.

VIII. Je nach Energieart

die Reaktion einleiten, gibt es:

1. Photochemische Reaktionen. Sie werden durch Lichtenergie initiiert. Dazu gehört neben den oben genannten photochemischen Prozessen der HCl-Synthese oder der Reaktion von Methan mit Chlor die Entstehung von Ozon in der Troposphäre als sekundärer Luftschadstoff. In diesem Fall wirkt Stickoxid (IV) als primäres, das unter Lichteinwirkung Sauerstoffradikale bildet. Diese Radikale interagieren mit Sauerstoffmolekülen, was zu Ozon führt.

Die Bildung von Ozon geht weiter, solange genügend Licht vorhanden ist, da NO mit Sauerstoffmolekülen wechselwirken kann, um das gleiche NO 2 zu bilden. Die Anreicherung von Ozon und anderen Sekundärluftschadstoffen kann zu photochemischem Smog führen.

Zu dieser Art von Reaktion gehört auch der wichtigste Prozess, der in Pflanzenzellen abläuft - die Photosynthese, deren Name für sich spricht.

2. Strahlungsreaktionen. Sie werden durch energiereiche Strahlung ausgelöst - Röntgenstrahlen, Kernstrahlung (γ-Strahlen, a-Teilchen - He 2+ usw.). Mit Hilfe von Strahlungsreaktionen werden sehr schnelle Radiopolymerisation, Radiolyse (Strahlungszersetzung) usw. durchgeführt.

Anstelle einer zweistufigen Herstellung von Phenol aus Benzol kann es beispielsweise durch die Wechselwirkung von Benzol mit Wasser unter Einwirkung von Strahlung gewonnen werden. Dabei entstehen aus Wassermolekülen die Radikale [OH] und [H], mit denen Benzol zu Phenol reagiert:

C 6 H 6 + 2 [OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O

Die Gummivulkanisation kann ohne Schwefel durch Radiovulkanisation durchgeführt werden, und der resultierende Gummi ist nicht schlechter als herkömmlicher Gummi.

3. Elektrochemische Reaktionen. Sie werden initiiert elektrischer Strom. Neben den bekannten Elektrolysereaktionen geben wir auch die Reaktionen der Elektrosynthese an, beispielsweise die Reaktionen industrielle Produktion anorganische Oxidationsmittel

4. Thermochemische Reaktionen. Sie werden durch thermische Energie initiiert. Dazu gehören alle endothermen Reaktionen und viele exotherme Reaktionen, die eine anfängliche Wärmezufuhr, dh die Initiierung des Prozesses, erfordern.

Die obige Klassifizierung chemischer Reaktionen spiegelt sich im Diagramm wider.

Die Klassifizierung chemischer Reaktionen ist wie alle anderen Klassifizierungen bedingt. Die Wissenschaftler einigten sich darauf, die Reaktionen entsprechend den von ihnen identifizierten Anzeichen in bestimmte Typen zu unterteilen. Aber die meisten chemischen Umwandlungen können zugeschrieben werden verschiedene Typen. Lassen Sie uns zum Beispiel den Ammoniaksyntheseprozess charakterisieren.

Dies ist eine zusammengesetzte Reaktion, Redox, exotherm, reversibel, katalytisch, heterogen (genauer heterogen katalytisch), die mit einem Druckabfall im System abläuft. Um den Prozess erfolgreich zu verwalten, müssen alle oben genannten Informationen berücksichtigt werden. Eine bestimmte chemische Reaktion ist immer multiqualitativ, sie zeichnet sich durch unterschiedliche Merkmale aus.

Jeder Lehrer steht vor dem Problem des Mangels an Unterrichtszeit. Genauer gesagt kollidiert es nicht einmal, sondern arbeitet ständig unter Bedingungen seines chronischen Mangels. Darüber hinaus hat letztere im Laufe der Jahre aufgrund der Verdichtung stetig zugenommen. Unterrichtsmaterial, Verringerung der Stundenzahl für das Studium der Chemie und Erschwerung der Unterrichtsaufgaben, um eine vielseitige Entwicklungswirkung auf die Persönlichkeit des Schülers auszuüben.

Um diesen immer größer werdenden Widerspruch aufzulösen, ist es einerseits wichtig, dem Schüler die Bedeutung von Bildung, die Notwendigkeit des eigenen Interesses daran und die Möglichkeiten der Selbstvermarktung bei deren Erwerb überzeugend aufzuzeigen. Andererseits, um den an der Schule durchgeführten Bildungsprozess zu intensivieren (UEP). Ersteres kann erreicht werden, wenn die Ausbildung so aufgebaut ist, dass der Schüler sich als Lerngegenstand erkennen WILL und KANN, also ein solcher Teilnehmer an der UVP, der seine Ziele versteht und akzeptiert, Wege zu deren Erreichung besitzt und besitzt ist bestrebt, das Spektrum dieser Wege zu erweitern. Die maßgebliche Bedingung für die Verwandlung eines Schülers in ein Lernfach (im Rahmen des Fachunterrichts Chemie) ist somit seine inhaltliche Kompetenz in den betrachteten Bildungsfragen und deren Bewältigung sowie die Orientierung an ganzheitlicher Erkenntnisgewinnung das Thema.

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Vorschau:

Einteilung chemischer Reaktionen in der anorganischen und organischen Chemie.

/um einem jungen Lehrer zu helfen/

Zweck: das Wissen der Schüler über Ansätze zur Klassifizierung chemischer Reaktionen zu systematisieren. Pädagogische Aufgaben: · Informationen über die Klassifizierung chemischer Reaktionen wiederholen und zusammenfassen auf der Grundlage - der Anzahl der Ausgangs- und erhaltenen Stoffe; Betrachten Sie die Gesetze der Erhaltung der Masse von Materie und Energie bei chemischen Reaktionen als besonderer Fall Manifestation des universellen Naturgesetzes.

Bildungsaufgaben: · Nachweis der führenden Rolle der Theorie in der Erkenntnis der Praxis; Zeigen Sie den Schülern die Beziehung zwischen entgegengesetzten Prozessen; Nachweis der Wesentlichkeit der untersuchten Prozesse;

Entwicklungsaufgaben: Entwicklung des logischen Denkens durch Vergleich, Verallgemeinerung, Analyse, Systematisierung.

Unterrichtstyp: Unterricht zur komplexen Anwendung von Wissen.

Methoden und Techniken: Gespräch, Papierkram, frontale Übersicht.

Lektion I. Organisatorischer Moment

II. Motivation Aktivitäten lernen Schüler, Nachrichtenthemen, Ziele, Unterrichtsziele.

III. Das Wissen der Schüler über Faktenmaterial überprüfen.

Frontalgespräch: 1. Welche Arten chemischer Reaktionen kennst du? (Zersetzungs-, Verbindungs-, Substitutions- und Austauschreaktionen). 2. Definieren Sie eine Zersetzungsreaktion? (Zersetzungsreaktionen sind Reaktionen, bei denen aus einem komplexen Stoff zwei oder mehr neue einfache oder weniger komplexe Stoffe entstehen). 3. Definieren Sie eine zusammengesetzte Reaktion? (Kombinationsreaktionen sind Reaktionen, bei denen zwei oder mehr Stoffe einen weiteren komplexen Stoff bilden). 4. Definieren Sie eine Substitutionsreaktion? (Substitutionsreaktionen sind Reaktionen, bei denen Atome einer einfachen Substanz die Atome eines der Elemente in einer komplexen Substanz ersetzen). fünfWas ist die Definition einer Austauschreaktion? (Austauschreaktionen sind Reaktionen, bei denen zwei komplexe Substanzen ihre Bestandteile austauschen). 6. Was ist die Grundlage dieser Klassifizierung? (Grundlage der Klassifizierung ist die Anzahl der Ausgangs- und Formstoffe)

IV. Überprüfung des Wissens der Schüler über grundlegende Konzepte, Gesetze, Theorien und die Fähigkeit, deren Wesen zu erklären.

1. Erklären Sie die Natur chemischer Reaktionen. (Das Wesen chemischer Reaktionen reduziert sich auf das Aufbrechen von Bindungen in den Ausgangsstoffen und das Entstehen neuer chemischer Bindungen in den Reaktionsprodukten. In diesem Fall bleibt die Gesamtzahl der Atome jedes Elements konstant, daher die Masse der Substanzen ändert sich nicht durch chemische Reaktionen.)
2. Von wem und wann wurde dieses Muster etabliert? (1748 der russische Wissenschaftler M. V. Lomonosov - das Gesetz zur Erhaltung der Masse von Substanzen).

V. Überprüfung der Tiefe des Wissensverständnisses, des Verallgemeinerungsgrades.

Aufgabe: Bestimme die Art der chemischen Reaktion (Verbindung, Zersetzung, Substitution, Austausch). Begründen Sie Ihre Schlussfolgerungen. Stellen Sie die Verhältnisse ein. (IKT)

	1 WAHL	OPTION 2	3 WAHL
	Mg + O 2 \u003d MgO	Fe + CuCl 2 \u003d Cu + FeCl2	Cu + 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	Mg + HCl = MgCl2 + H2	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
	NaOH + 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	Cu + Hg(NO 3 ) 2 = Cu(NO 3 ) 2 + Hg
	CO 2 + H2O ↔ H 2 CO 3	Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + H 2 O	Mg + HCl = MgCl2 + H2

VI Einteilung chemischer Reaktionen in der organischen Chemie.

A: In der anorganischen Chemie, Verbindungsreaktionen und in der organischen Chemie werden solche Reaktionen oft als Additionsreaktionen bezeichnet (Reaktionen, bei denen sich zwei oder mehr Moleküle von Reaktanten zu einem verbinden). Sie beinhalten normalerweise Verbindungen, die eine Doppel- oder Dreifachbindung enthalten. Arten von Additionsreaktionen: Hydrierung, Hydratation, Hydrohalogenierung, Halogenierung, Polymerisation. Beispiele für diese Reaktionen:

1. Hydrierung - die Reaktion der Addition eines Wasserstoffmoleküls an eine Mehrfachbindung:

H 2 C \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 - CH 3

Ethylen Ethan

HC ≡ CH + H 2 → CH 2 = CH 2

Acetylen Ethylen

2. Hydrohalogenierung - die Reaktion der Addition eines Halogenwasserstoffs an eine Mehrfachbindung

H 2 C \u003d CH 2 + HCl → CH 3 ─CH 2 Cl

Ethylenchlorethan

(nach der Regel von V. V. Markovnikov)

H 2 C \u003d CH─CH 3 + HCl → CH 3 ─CHCl─CH 3

Propylen 2 - Chlorpropan

HC≡CH + HCl → H 2 C=CHCl

Acetylenvinylchlorid

HC≡C─CH 3 + HCl → H 2 C=CCl─CH 3

Propin 2-Chlorpropen

3. Hydratation - die Reaktion der Zugabe von Wasser zu einer Mehrfachbindung

H 2 C \u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 ─CH 2 OH (primärer Alkohol)

Ethen Ethanol

(bei der Hydratation von Propen und anderen Alkenen entstehen sekundäre Alkohole)

HC≡CH + H 2 O → H 3 C-CHO

Acetylenaldehyd - Ethanal (Kucherov-Reaktion)

4. Halogenierung - die Reaktion der Addition eines Halogenmoleküls an eine Mehrfachbindung

H 2 C \u003d CH─CH 3 + Cl 2 → CH 2 Cl─CHCl─CH3

Propylen-1,2-Dichlorpropan

HC≡C─CH 3 + Cl 2 → HCCl=CCl─CH 3

Propin 1,2-Dichlorpropen

5. Polymerisation - Reaktionen, bei denen Moleküle von Substanzen mit geringem Molekulargewicht miteinander verbunden werden, um Moleküle von Substanzen mit hohem Molekulargewicht zu bilden.

n CH 2 \u003d CH 2 → (-CH 2 -CH 2 -) n

Ethylenpolyethylen

B: In der organischen Chemie umfassen Zersetzungsreaktionen (Spaltung): Dehydratisierung, Dehydrierung, Cracken, Dehydrohalogenierung.

Die entsprechenden Reaktionsgleichungen lauten:

1. Dehydration (Wasserspaltung)

C 2 H 5 OH → C 2 H 4 + H 2 O (H 2 SO 4)

2. Dehydrierung (Wasserstoffabspaltung)

C 6 H 14 → C 6 H 6 + 4H 2

Hexan Benzol

3. Knacken

C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8

Oktan Butan Buten

4. Dehydrohalogenierung (Abspaltung von Halogenwasserstoff)

C 2 H 5 Br → C 2 H 4 + HBr (NaOH, Alkohol)

Bromethanethylen

F: In der organischen Chemie werden Substitutionsreaktionen weiter gefasst, das heißt, nicht ein Atom, sondern eine Gruppe von Atomen kann ersetzt werden, oder es wird nicht ein Atom, sondern eine Gruppe von Atomen ersetzt. Substitutionsreaktionen schließen Nitrierung und Halogenierung ein. gesättigte Kohlenwasserstoffe, aromatische Verbindungen, Alkohole und Phenol:

C 2 H 6 + Cl 2 → C 2 H 5 Cl + HCl

Ethan Chlorethan

C 2 H 6 + HNO 3 → C 2 H 5 NO 2 + H 2 O (Konovalovs Reaktion)

Ethan Nitroethan

C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

Benzol Brombenzol

C 6 H 6 + HNO 3 → C 6 H 5 NO 2 + H 2 O

Benzol Nitrobenzol

C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O

Ethanol Chlorethan

C 6 H 5 OH + 3 Br 2 → C 6 H 2 Br 3 + 3 HBr

Phenol 2,4,6 - Tribromphenol

D: Austauschreaktionen in der organischen Chemie sind charakteristisch für Alkohole und Carbonsäuren

HCOOH + NaOH → HCOONa + H 2 Ö

Ameisensäure Natriumformiat

(Neutralisierungsreaktion)

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ↔ CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

Essig Ethanol Ethylacetat

(Veresterungsreaktion ↔ Hydrolyse)

VII Konsolidierung von ZUN

1. Wenn Eisenhydroxid (3) erhitzt wird, findet die Reaktion statt
2. Die Wechselwirkung von Aluminium mit Schwefelsäure bezieht sich auf die Reaktion
3. Die Wechselwirkung von Essigsäure mit Magnesium bezieht sich auf die Reaktion
4. Bestimmen Sie die Art der chemischen Reaktionen in der Umwandlungskette:

(Einsatz von IKT)

A) Si → SiO 2 → Na 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 → SiO 2 → Si

B) CH 4 → C 2 H 2 → C 2 H 4 → C 2 H 5 OH → C 2 H

Einteilung chemischer Reaktionen in der anorganischen und organischen Chemie

Chemische Reaktionen oder chemische Phänomene sind Prozesse, bei denen aus einigen Stoffen andere entstehen, die sich von ihnen in Zusammensetzung und (oder) Struktur unterscheiden.

Bei chemischen Reaktionen findet zwangsläufig eine Stoffveränderung statt, bei der alte Bindungen aufgebrochen und neue Bindungen zwischen Atomen gebildet werden.

Von chemischen Reaktionen ist abzugrenzen Kernreaktionen. Als Ergebnis einer chemischen Reaktion ändern sich die Gesamtzahl der Atome jedes chemischen Elements und seine Isotopenzusammensetzung nicht. Kernreaktionen sind eine andere Sache - die Umwandlungsprozesse von Atomkernen infolge ihrer Wechselwirkung mit anderen Kernen oder Elementarteilchen, zum Beispiel die Umwandlung von Aluminium in Magnesium:

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

Die Einteilung chemischer Reaktionen ist vielfältig, d.h. Sie kann auf verschiedenen Merkmalen basieren. Aber unter jedem dieser Zeichen können Reaktionen sowohl zwischen anorganischen als auch zwischen organischen Substanzen zugeschrieben werden.

Betrachten Sie die Einteilung chemischer Reaktionen nach verschiedenen Kriterien.

Einteilung chemischer Reaktionen nach Anzahl und Zusammensetzung der Reaktionspartner. Reaktionen, die ablaufen, ohne die Zusammensetzung des Stoffes zu verändern

In der anorganischen Chemie umfassen solche Reaktionen die Prozesse zum Erhalt allotroper Modifikationen eines chemischen Elements, zum Beispiel:

$С_((Graphit))⇄С_((Diamant))$

$S_((rhombisch))⇄S_((monoklin))$

$P_((weiß))⇄P_((rot))$

$Sn_((weiße Dose))⇄Sn_((graue Dose))$

$3O_(2(Sauerstoff))⇄2O_(3(Ozon))$.

In der organischen Chemie kann diese Art von Reaktionen Isomerisierungsreaktionen umfassen, die ablaufen, ohne nicht nur die qualitative, sondern auch die quantitative Zusammensetzung der Moleküle von Substanzen zu ändern, zum Beispiel:

1. Isomerisierung von Alkanen.

Die Reaktion der Isomerisierung von Alkanen ist von großer praktischer Bedeutung, weil. Kohlenwasserstoffe mit Isostruktur sind weniger anfällig für Detonationen.

2. Alkenisomerisierung.

3. Alkin-Isomerisierung(Reaktion von A. E. Favorsky).

4. Isomerisierung von Halogenalkanen(AE Favorsky).

5. Isomerisierung von Ammoniumcyanat beim Erhitzen.

Harnstoff wurde erstmals 1882 von F. Wehler durch Isomerisierung von Ammoniumcyanat beim Erhitzen synthetisiert.

Reaktionen, die mit einer Änderung der Zusammensetzung eines Stoffes einhergehen

Es gibt vier Arten solcher Reaktionen: Verbindungen, Zersetzungen, Substitutionen und Austauschvorgänge.

1. Verbindungsreaktionen- Dies sind Reaktionen, bei denen zwei oder mehr Stoffe einen komplexen Stoff bilden.

In der Anorganischen Chemie kann die ganze Vielfalt der Verbindungsreaktionen am Beispiel der Reaktionen zur Gewinnung von Schwefelsäure aus Schwefel betrachtet werden:

1) Gewinnung von Schwefeloxid (IV):

$S+O_2=SO_2$ — eine komplexe Substanz wird aus zwei einfachen Substanzen gebildet;

2) Herstellung von Schwefeloxid (VI):

$2SO_2+O_2(⇄)↖(t,p,cat.)2SO_3$ - eine komplexe Substanz wird aus einfachen und komplexen Substanzen gebildet;

3) Gewinnung von Schwefelsäure:

$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ — Eine Verbindung entsteht aus zwei komplexen Stoffen.

Ein Beispiel für eine zusammengesetzte Reaktion, bei der aus mehr als zwei Ausgangsstoffen eine komplexe Substanz gebildet wird, ist die letzte Stufe bei der Herstellung von Salpetersäure:

$4NO_2+O_2+2H_2O=4HNO_3$.

In der organischen Chemie werden Verbindungsreaktionen üblicherweise als Additionsreaktionen bezeichnet. Die ganze Vielfalt solcher Reaktionen kann am Beispiel eines Reaktionsblocks betrachtet werden, der die Eigenschaften ungesättigter Stoffe, beispielsweise Ethylen, charakterisiert:

1) Hydrierungsreaktion - Zugabe von Wasserstoff:

$CH_2(=)↙(Ethen)CH_2+H_2(→)↖(Ni,t°)CH_3(-)↙(Ethan)CH_3;$

2) Hydratationsreaktion - Zugabe von Wasser:

$CH_2(=)↙(Ethen)CH_2+H_2O(→)↖(H_3PO_4,t°)(C_2H_5OH)↙(Ethanol);$

3) Polymerisationsreaktion:

$(nCH_2=CH_2)↙(Ethylen)(→)↖(p,kat.,t°)((-CH_2-CH_2-)_n)↙(Polyethylen)$

2. Zersetzungsreaktionen Das sind Reaktionen, bei denen aus einem komplexen Stoff mehrere neue Stoffe entstehen.

In der Anorganischen Chemie kann die ganze Vielfalt solcher Reaktionen am Beispiel eines Reaktionsblocks zur Sauerstoffgewinnung durch Labormethoden betrachtet werden:

1) Zersetzung von Quecksilberoxid (II):

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$ — aus einem komplexen Stoff entstehen zwei einfache Stoffe;

2) Zersetzung von Kaliumnitrat:

$2KNO_3(→)↖(t°)2KNO_2+O_2$ — aus einer komplexen Substanz werden eine einfache und eine komplexe Substanz gebildet;

3) Zersetzung von Kaliumpermanganat:

$2KMnO_4(→)↖(t°)K_2MnO_4+MnO_2+O_2$ — aus einer komplexen Substanz entstehen zwei komplexe und eine einfache, d.h. drei neue Substanzen.

In der organischen Chemie können Zersetzungsreaktionen am Beispiel eines Reaktionsblocks zur Herstellung von Ethylen in Labor und Industrie betrachtet werden:

1) die Dehydratisierungsreaktion (Wasserspaltung) von Ethanol:

$C_2H_5OH(→)↖(H_2SO_4,t°)CH_2=CH_2+H_2O;$

2) die Reaktion der Dehydrierung (Wasserstoffabspaltung) von Ethan:

$CH_3—CH_3(→)↖(Cr_2O_3.500°C)CH_2=CH_2+H_2;$

3) Propan-Krack-(Spaltung)-Reaktion:

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

3. Substitutionsreaktionen- Dies sind Reaktionen, bei denen die Atome einer einfachen Substanz die Atome eines Elements in einer komplexen Substanz ersetzen.

In der anorganischen Chemie ist ein Beispiel für solche Prozesse ein Reaktionsblock, der die Eigenschaften von beispielsweise Metallen charakterisiert:

1) Wechselwirkung von Alkali- und Erdalkalimetallen mit Wasser:

$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2$

2) Wechselwirkung von Metallen mit Säuren in Lösung:

$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2$;

3) Wechselwirkung von Metallen mit Salzen in Lösung:

$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$

4) Metallothermie:

$2Al+Cr_2O_3(→)↖(t°)Al_2O_3+2Cr$.

Studiengegenstand der Organischen Chemie sind nicht einfache Substanzen, sondern nur Verbindungen. Als Beispiel für eine Substitutionsreaktion nennen wir daher die charakteristischste Eigenschaft gesättigter Verbindungen, insbesondere von Methan, die Fähigkeit seiner Wasserstoffatome, durch Halogenatome ersetzt zu werden:

$CH_4+Cl_2(→)↖(hν)(CH_3Cl)↙(Chlormethan)+HCl$,

$CH_3Cl+Cl_2→(CH_2Cl_2)↙(Dichlormethan)+HCl$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→(CHCl_3)↙(Trichlormethan)+HCl$,

$CHCl_3+Cl_2→(CCl_4)↙(Tetrachlormethan)+HCl$.

Ein weiteres Beispiel ist die Bromierung eines Aromaten (Benzol, Toluol, Anilin):

Beachten wir die Besonderheit von Substitutionsreaktionen in organischen Substanzen: Als Ergebnis solcher Reaktionen wird nicht wie in der anorganischen Chemie eine einfache und komplexe Substanz gebildet, sondern zwei komplexe Substanzen.

Substitutionsreaktionen umfassen in der organischen Chemie auch einige Reaktionen zwischen zwei komplexen Stoffen, beispielsweise die Nitrierung von Benzol:

$C_6H_6+(HNO_3)↙(Benzol)(→)↖(H_2SO_4(Konz.),t°)(C_6H_5NO_2)↙(Nitrobenzol)+H_2O$

Es handelt sich formal um eine Austauschreaktion. Dass es sich hierbei um eine Substitutionsreaktion handelt, wird erst klar, wenn man ihren Mechanismus betrachtet.

4. Austauschreaktionen- Dies sind Reaktionen, bei denen zwei komplexe Substanzen ihre Bestandteile austauschen.

Diese Reaktionen charakterisieren die Eigenschaften von Elektrolyten und laufen in Lösungen nach der Berthollet-Regel ab, d.h. nur wenn das Ergebnis ein Niederschlag, ein Gas oder eine Substanz mit geringer Dissoziation ist (z. B. $H_2O$).

In der anorganischen Chemie kann dies ein Reaktionsblock sein, der beispielsweise die Eigenschaften von Alkalien charakterisiert:

1) eine Neutralisationsreaktion, die mit der Bildung von Salz und Wasser einhergeht:

$NaOH+HNO_3=NaNO_3+H_2O$

oder in ionischer Form:

$OH^(-)+H^(+)=H_2O$;

2) die Reaktion zwischen Alkali und Salz, die mit der Bildung von Gas einhergeht:

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

oder in ionischer Form:

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

3) die Reaktion zwischen Alkali und Salz, die unter Bildung eines Niederschlags abläuft:

$CuSO_4+2KOH=Cu(OH)_2↓+K_2SO_4$

oder in ionischer Form:

$Cu^(2+)+2OH^(-)=Cu(OH)_2↓$

In der organischen Chemie kann man sich einen Reaktionsblock vorstellen, der beispielsweise die Eigenschaften von Essigsäure charakterisiert:

1) eine Reaktion, die unter Bildung eines schwachen Elektrolyten abläuft - $H_2O$:

$CH_3COOH+NaOH⇄NaCH_3COO+H_2O$

$CH_3COOH+OH^(-)⇄CH_3COO^(-)+H_2O$;

2) die unter Gasbildung verlaufende Reaktion:

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

3) Reaktion, die unter Bildung eines Niederschlags abläuft:

$2CH_3COOH+K_2SiO_3=2KCH_3COO+H_2SiO_3↓$

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

Einteilung chemischer Reaktionen nach der Änderung der Oxidationsstufen stoffbildender chemischer Elemente

Reaktionen, die bei einer Änderung der Oxidationsstufen von Elementen auftreten, oder Redoxreaktionen.

Dazu gehören viele Reaktionen, einschließlich aller Substitutionsreaktionen, sowie solche Reaktionen der Verbindung und Zersetzung, an denen mindestens ein einfacher Stoff beteiligt ist, zum Beispiel:

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

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(Reduktionsmittel)(→)↖(Oxidation)(Mg)↖(+2)$

$((2H)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(Oxidationsmittel)(→)↖(Reduktion)(H_2)↖(0)$

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

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(Reduktionsmittel)(→)↖(Oxidation)(Mg)↖(+2)|4|2$

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

Wie Sie sich erinnern, werden komplexe Redoxreaktionen mit der Elektronenbilanzmethode zusammengestellt:

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

$((Fe)↖(0)-3(e)↖(-))↙(Reduktionsmittel)(→)↖(Oxidation)(Fe)↖(+3)|2$

$((S)↖(+6)+2(e)↖(-))↙(Oxidationsmittel)(→)↖(Reduktion)(S)↖(+4)|3$

In der organischen Chemie können die Eigenschaften von Aldehyden als eindrucksvolles Beispiel für Redoxreaktionen dienen:

1. Aldehyde werden zu den entsprechenden Alkoholen reduziert:

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(H_2)↖(0))↙(\text"Acetaldehyd") ( →)↖(Ni,t°)(CH_3-(C)↖(-1)(H_2)↖(+1)(O)↖(-2)(H)↖(+1))↙(\text " Ethylalkohol")$

$((C)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(Oxidationsmittel)(→)↖(Reduktion)(C)↖(-1)|1$

$((H_2)↖(0)-2(e)↖(-))↙(Reduktionsmittel)(→)↖(Oxidation)2(H)↖(+1)|1$

2. Aldehyde werden zu den entsprechenden Säuren oxidiert:

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(Ag_2)↖(+1)(O)↖(-2)) ↙(\text"Acetaldehyd")(→)↖(t°)(CH_3-(Ag)↖(0)(C)↖(+3)(O)↖(-2)(OH)↖(-2 + 1)+2(Ag)↖(0)↓)↙(\text"Ethylalkohol")$

$((C)↖(+1)-2(e)↖(-))↙(Reduktionsmittel)(→)↖(Oxidation)(C)↖(+3)|1$

$(2(Ag)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(Oxidationsmittel)(→)↖(Reduktion)2(Ag)↖(0)|1$

Reaktionen, die ablaufen, ohne die Oxidationsstufen chemischer Elemente zu ändern.

Dazu gehören beispielsweise alle Ionenaustauschreaktionen sowie:

• viele zusammengesetzte Reaktionen:

$Li_2O+H_2O=2LiOH;$

• viele Zersetzungsreaktionen:

$2Fe(OH)_3(→)↖(t°)Fe_2O_3+3H_2O;$

• Veresterungsreaktionen:

$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.

Klassifizierung chemischer Reaktionen nach thermischer Wirkung

Entsprechend dem thermischen Effekt werden die Reaktionen in exotherme und endotherme unterteilt.

exotherme Reaktionen.

Diese Reaktionen laufen unter Freisetzung von Energie ab.

Dazu gehören fast alle zusammengesetzten Reaktionen. Eine seltene Ausnahme bilden die endothermen Reaktionen der Synthese von Stickstoffmonoxid (II) aus Stickstoff und Sauerstoff und die Reaktion von gasförmigem Wasserstoff mit festem Jod:

$N_2+O_2=2NO - Q$,

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

Als Verbrennungsreaktionen werden exotherme Reaktionen bezeichnet, die unter Freisetzung von Licht ablaufen, zum Beispiel:

$4P+5O_2=2P_2O_5+Q,$

$CH_4+2O_2=CO_2+2H_2O+Q$.

Die Hydrierung von Ethylen ist ein Beispiel für eine exotherme Reaktion:

$CH_2=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3-CH_3+Q$

Es läuft bei Zimmertemperatur.

Endotherme Reaktionen

Diese Reaktionen laufen unter Aufnahme von Energie ab.

Offensichtlich gehören fast alle Zersetzungsreaktionen dazu, zum Beispiel:

a) Kalkstein brennen:

$CaCO_3(→)↖(t°)CaO+CO_2-Q;$

b) Butancracken:

Die bei einer Reaktion freigesetzte oder aufgenommene Energiemenge wird als bezeichnet der thermische Effekt der Reaktion, und die Gleichung einer chemischen Reaktion, die diesen Effekt anzeigt, heißt Thermochemische Gleichung, zum Beispiel:

$H_(2(g))+Cl_(2(g))=2HCl_((g))+92,3 kJ,$

$N_(2(g))+O_(2(g))=2NO_((g)) - 90,4 kJ$.

Einteilung chemischer Reaktionen nach dem Aggregatzustand reagierender Stoffe (Phasenzusammensetzung)

heterogene Reaktionen.

Dies sind Reaktionen, bei denen sich die Edukte und Reaktionsprodukte in unterschiedlichen Aggregatzuständen (in unterschiedlichen Phasen) befinden:

$2Al_((m))+3CuCl_(2(r-r))=3Cu_((t))+2AlCl_(3(r-r))$,

$CaC_(2(t))+2H_2O_((l))=C_2H_2+Ca(OH)_(2(fest))$.

homogene Reaktionen.

Dies sind Reaktionen, bei denen sich Edukte und Reaktionsprodukte im gleichen Aggregatzustand (in der gleichen Phase) befinden:

Einteilung chemischer Reaktionen nach Beteiligung eines Katalysators

nichtkatalytische Reaktionen.

Nichtkatalytische Reaktionen gehen ohne Beteiligung eines Katalysators:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$,

$C_2H_4+3O_2(→)↖(t°)2CO_2+2H_2O$.

katalytische Reaktionen.

katalytische Reaktionen ablaufen mit Katalysator:

$2KClO_3(→)↖(MnO_2,t°)2KCl+3O_2,$

$(C_2H_5OH)↙(Ethanol)(→)↖(H_2SO-4,t°)(CH_2=CH_2)↙(Ethen)+H_2O$

Da alle biologischen Reaktionen, die in den Zellen lebender Organismen ablaufen, unter Beteiligung spezieller biologischer Katalysatoren proteinartiger Natur - Enzyme - ablaufen, gehören sie alle zu katalytischen oder genauer gesagt enzymatisch.

Es sei darauf hingewiesen, dass mehr als 70 % der chemischen Industrie Katalysatoren verwenden.

Klassifizierung chemischer Reaktionen nach Richtung

irreversible Reaktionen.

irreversible Reaktionen fließen unter diesen Bedingungen nur in eine Richtung.

Dazu gehören alle Austauschreaktionen, die mit der Bildung eines Niederschlags, Gases oder einer schwer dissoziierenden Substanz (Wasser) einhergehen, sowie alle Verbrennungsreaktionen.

reversible Reaktionen.

Reversible Reaktionen laufen unter diesen Bedingungen gleichzeitig in zwei entgegengesetzte Richtungen ab.

Die meisten dieser Reaktionen sind.

In der organischen Chemie spiegelt sich das Zeichen der Reversibilität in den Namen-Antonymen von Prozessen wider:

• Hydrierung - Dehydrierung;
• Hydratation - Dehydration;
• Polymerisation - Depolymerisation.

Alle Veresterungsreaktionen sind reversibel (der entgegengesetzte Prozess wird bekanntlich als Hydrolyse bezeichnet) und Hydrolyse von Proteinen, Estern, Kohlenhydraten und Polynukleotiden. Reversibilität liegt dem wichtigsten Prozess in einem lebenden Organismus zugrunde – dem Stoffwechsel.

Unterrichtsziele. Verallgemeinerung der Idee einer chemischen Reaktion als Prozess der Umwandlung einer oder mehrerer Ausgangssubstanzen - Reagenzien in Substanzen, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung oder Struktur von ihnen unterscheiden - Reaktionsprodukte. Betrachten Sie einige der vielen Klassifikationen chemischer Reaktionen nach verschiedenen Kriterien. Zeigen Sie die Anwendbarkeit solcher Klassifikationen für anorganische und organische Reaktionen. Die relative Natur verschiedener Arten chemischer Reaktionen und die Beziehung verschiedener Klassifikationen chemischer Prozesse aufdecken.

Der Begriff chemischer Reaktionen, ihre Einteilung nach verschiedenen Kriterien im Vergleich zu anorganischen und organischen Stoffen

Eine chemische Reaktion ist eine solche Stoffveränderung, bei der alte chemische Bindungen aufgebrochen und neue chemische Bindungen zwischen den Teilchen („Volumen, Ionen“) gebildet werden, aus denen Stoffe aufgebaut sind (Folie 2).

Chemische Reaktionen werden klassifiziert:
1. Nach Anzahl und Zusammensetzung der Reagenzien und Produkte (Folie 3)
a) Erweiterungen (Folie 4)
Zersetzungsreaktionen in der organischen Chemie haben im Gegensatz zu Zersetzungsreaktionen in der anorganischen Chemie ihre eigenen Besonderheiten. Sie können als umgekehrte Prozesse der Addition angesehen werden, da das Ergebnis meistens die Bildung von Mehrfachbindungen oder Zyklen ist.
b) Anschlüsse (Folie 5)
Um eine Additionsreaktion einzugehen, organisches Molekül eine Mehrfachbindung (oder einen Zyklus) haben muss, ist dieses Molekül das Hauptmolekül (Substrat). Ein einfacheres Molekül (oft anorganische Materie, Reagenz) an der Stelle des Bruchs einer Mehrfachbindung oder Ringöffnung angelagert.
c) Auswechslungen (Folie 6)
Ihr Unterscheidungsmerkmal ist die Wechselwirkung einer einfachen Substanz mit einer komplexen. Solche Reaktionen gibt es in der organischen Chemie.
Allerdings ist das Konzept der "Substitution" in der organischen Chemie weiter gefasst als in der anorganischen Chemie. Wird ein Atom oder eine funktionelle Gruppe im Molekül des Ausgangsstoffes durch ein anderes Atom oder eine andere Gruppe ersetzt, handelt es sich ebenfalls um Substitutionsreaktionen, obwohl der Vorgang aus Sicht der anorganischen Chemie wie eine Austauschreaktion aussieht.
d) Austausch (einschließlich Neutralisation) (Folie 7)
Es wird empfohlen, in der Form durchzuführen Labor arbeit gemäß den in der Präsentation vorgeschlagenen Reaktionsgleichungen

2. Durch thermische Wirkung (Folie 8)
a) endotherm
b) exotherm (einschließlich Verbrennungsreaktionen)
Die Präsentation schlug Reaktionen aus der anorganischen und organischen Chemie vor, Kombinationsreaktionen werden exotherme Reaktionen sein und Zersetzungsreaktionen werden endotherm sein (die Relativität dieser Schlussfolgerung wird durch eine seltene Ausnahme unterstrichen – die Reaktion von Stickstoff mit Sauerstoff ist endotherm:
N 2 + 0 2 -> 2 NEIN- Q

3. Zur Verwendung eines Katalysators (Folie 9)
b) nicht katalytisch

4. Richtung (Folie 10)
a) katalytisch (einschließlich enzymatisch)
b) nicht katalytisch

5. Nach Phase (Folie 11)
a) homogen
b) heterogen

6. Durch Änderung des Oxidationszustands von Elementen, die Reaktanten und Produkte bilden (Folie 12)
a) Redox
b) ohne Änderung der Oxidationsstufe
Redoxreaktionen in der anorganischen Chemie umfassen alle Substitutionsreaktionen sowie solche Zersetzungs- und Verbindungsreaktionen, an denen mindestens ein einfacher Stoff beteiligt ist. Verallgemeinert (bereits unter Berücksichtigung der organischen Chemie): alle Reaktionen mit einfachen Stoffen. Umgekehrt umfassen Reaktionen, die ohne Änderung der Oxidationsstufen der Elemente, die die Reaktanten und Reaktionsprodukte bilden, alle Austauschreaktionen.

Vertiefung des untersuchten Themas (Folie 13-21).

Zusammenfassung der Lektion.

Lektion 2 Chemische Eigenschaften, Methoden zur Gewinnung gesättigter einbasiger Carbonsäuren“ (Folie 1).

Unterrichtsziele. Geben Sie den Begriff der Carbonsäuren und ihre Einordnung im Vergleich zu Mineralsäuren an. Betrachten Sie die Grundlagen des internationalen und triviale Nomenklatur und Isomerie dieser Art organische Verbindungen. Zerlegen Sie die Struktur der Carboxylgruppe und sagen Sie das chemische Verhalten von Carbonsäuren voraus. Erwägen allgemeine Eigenschaften Carbonsäuren im Vergleich zu den Eigenschaften von Mineralsäuren. Machen Sie sich ein Bild von den besonderen Eigenschaften von Carbonsäuren (Radikalreaktionen und die Bildung funktioneller Derivate). Die Schüler mit den charakteristischsten Vertretern der Carbonsäuren vertraut zu machen und ihre Bedeutung in der Natur und im menschlichen Leben aufzuzeigen.

Der Begriff der Carbonsäuren, ihre Einteilung nach verschiedenen Kriterien

Carbonsäuren- eine Klasse organischer Verbindungen, deren Moleküle eine Carboxylgruppe enthalten - COOH. Die Zusammensetzung limitierender einbasiger Carbonsäuren entspricht der allgemeinen Formel (Folie 2)

Carbonsäuren werden klassifiziert:
Entsprechend der Anzahl der Carboxylgruppen Carbonsäuren unterteilt in (Folie 3):

• einbasig oder einbasig (Essigsäure)
• Dicarbonsäure oder zweibasisch (Oxalsäure)

Abhängig von der Struktur des Kohlenwasserstoffrests, an den die Carboxylgruppe gebunden ist, werden Carbonsäuren unterteilt in:

• aliphatisch (Essigsäure oder Acryl)
• alicyclisch (Cyclohexancarbonsäure)
• aromatisch (Benzoesäure, Phthalsäure)

Beispiele für Säuren (Folie 4)

Isomerie und Struktur von Carbonsäuren
1. Isomerie der Kohlenstoffkette (Folie 5)
2. Isomerie der Position einer Mehrfachbindung, zum Beispiel:
CH 2 \u003d CH - CH 2 - COOH Buten-3-säure (Vinylessigsäure)
CH 3 - CH \u003d CH - COOH Buten-2-säure (Crotonsäure)

3. Cis-, trans-Isomerie, zum Beispiel:

Struktur(Folie 6)
Die Carboxylgruppe COOH besteht aus der Carbonylgruppe C=O und der Hydroxylgruppe OH.
In der CO-Gruppe trägt das Kohlenstoffatom eine positive Teilladung und zieht das Elektronenpaar des Sauerstoffatoms in der OH-Gruppe an. In diesem Fall nimmt die Elektronendichte am Sauerstoffatom ab und O-N-Verbindung geschwächt:

Die OH-Gruppe wiederum „löscht“ die positive Ladung der CO-Gruppe.

Physikalische und chemische Eigenschaften von Carbonsäuren
Niedere Carbonsäuren sind Flüssigkeiten mit stechendem Geruch, gut wasserlöslich. Mit zunehmender Relativität Molekulargewicht Die Löslichkeit von Säuren in Wasser nimmt ab und der Siedepunkt steigt. Höhere Säuren, beginnend mit Pelargon

C 8 H 17 COOH - Feststoffe, geruchlos, unlöslich in Wasser.
Die wichtigsten chemischen Eigenschaften, die für die meisten Carbonsäuren charakteristisch sind (Folie 7.8):
1) Wechselwirkung mit aktiven Metallen:
2 CH 3 COOH + Mg (CH 3 COO) 2 Mg + H 2

2) Wechselwirkung mit Metalloxiden:
2CH 3 COOH + CaO (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O

3) Wechselwirkung mit Basen:
CH 3 COOH + NaOHCH 3 COONa + H 2 O

4) Wechselwirkung mit Salzen:
CH 3 COOH + NaHCO 3 CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O

5) Wechselwirkung mit Alkoholen (Veresterungsreaktion):
CH 3 COOH + CH 3 CH 2 OHCH 3 COOSH 2 CH 3 + H 2 O

6) Wechselwirkung mit Ammoniak:
CH 3 COOH + NH 3 CH 3 COONH 4
Ammoniumsalze von Carbonsäuren bilden beim Erhitzen ihre Amide:
CH 3 COONH 4 CH 3 CONH 2 + H 2 O
7) Unter Einwirkung von SOC 12 werden Carbonsäuren in die entsprechenden Säurechloride umgewandelt.
CH 3 COOH + SOC 12 CH 3 COCl + HCl + SO 2

4. Interklassenisomerie : zum Beispiel: C 4 H 8 O 2
CH 3 - CH 2 - CO - O - CH 3 -Propansäuremethylester
CH 3 - CO - O - CH 2 - CH 3 Essigsäureethylester
С3Н 7 - COOH-Butansäure

(Folie 9,10)
1. Oxidation von Aldehyden und primären Alkoholen - Allgemeines Verfahren zur Gewinnung von Carbonsäuren:

2. Eine andere allgemeine Methode ist die Hydrolyse von Halogenkohlenwasserstoffen, die drei Halogenatome an einem Kohlenstoffatom enthalten:

3 NaCl
3. Wechselwirkung des Grignard-Reagenzes mit CO2:

4. Hydrolyse von Estern:

5. Hydrolyse von Säureanhydriden:

Verfahren zur Gewinnung von Carbonsäuren
Zum einzelne Säuren Es gibt spezielle Möglichkeiten, um zu erhalten (Folie 11):
Zum bekommen Benzoesäure Sie können die Oxidation von monosubstituierten Benzolhomologen mit einer sauren Lösung von Kaliumpermanganat verwenden:

Essigsäure großtechnisch durch katalytische Oxidation von Butan mit Luftsauerstoff gewonnen:

Ameisensäure erhalten durch Erhitzen von Kohlenmonoxid (II) mit pulverisiertem Natriumhydroxid unter Druck und Verarbeitung des resultierenden Natriumformiats mit einer starken Säure:

Anwendung von Carbonsäuren(Folie 12)

Konsolidierung des untersuchten Themas (Folie 13-14).

In der Anorganischen Chemie werden chemische Reaktionen nach unterschiedlichen Kriterien eingeteilt.

1. Durch Änderung der Oxidationsstufe zu Redox, die mit einer Änderung der Oxidationsstufe der Elemente einhergehen, und Säure-Base, die ohne Änderung der Oxidationsstufen ablaufen.

2. Durch die Art des Prozesses.

Zersetzungsreaktionen sind chemische Reaktionen, bei denen einfache Moleküle aus komplexeren entstehen.

Verbindungsreaktionen werden chemische Reaktionen genannt, bei denen komplexe Verbindungen aus mehreren einfacheren erhalten werden.

Substitutionsreaktionen sind chemische Reaktionen, bei denen ein Atom oder eine Gruppe von Atomen in einem Molekül durch ein anderes Atom oder eine andere Gruppe von Atomen ersetzt wird.

Austauschreaktionen sogenannte chemische Reaktionen, die ohne Änderung der Oxidationsstufe der Elemente ablaufen und zum Austausch von Bestandteilen der Reagenzien führen.

3. Wenn möglich, gehen Sie in umgekehrter Richtung zu reversibel und irreversibel vor.

Einige Reaktionen, wie die Verbrennung von Ethanol, sind praktisch irreversibel, d.h. Es ist unmöglich, Bedingungen dafür zu schaffen, dass es in die entgegengesetzte Richtung fließt.

Es gibt jedoch viele Reaktionen, die je nach Prozessbedingungen sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung ablaufen können. Reaktionen, die sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung ablaufen können, werden aufgerufen reversibel.

4. Je nach Art des Bindungsbruchs - homolytisch(gleiche Lücke, jedes Atom bekommt ein Elektron) und heterolytisch(ungleiche Lücke - man bekommt ein Elektronenpaar).

5. Je nach thermischer Wirkung exotherm(Hitzeerzeugung) und endotherm(Wärmeaufnahme).

Kombinationsreaktionen sind im Allgemeinen exotherme Reaktionen, während Zersetzungsreaktionen endotherm sind. Eine seltene Ausnahme ist die endotherme Reaktion von Stickstoff mit Sauerstoff N 2 + O 2 = 2NO - Q.

6. Je nach Aggregatzustand der Phasen.

homogen(Die Reaktion findet in einer Phase statt, ohne Grenzflächen; Reaktionen in Gasen oder in Lösungen).

Heterogen(Reaktionen finden an der Phasengrenze statt).

7. Durch die Verwendung eines Katalysators.

Ein Katalysator ist eine Substanz, die eine chemische Reaktion beschleunigt, aber chemisch unverändert bleibt.

katalytisch auf den Einsatz eines Katalysators und praktisch nicht verzichten nicht katalytisch.

Klassifizierung organischer Reaktionen

Reaktionstyp	Radikale	Nucleophil (N)	Elektrophil (e)
Substitution (S)	Radikale Substitution (SR)	Nucleophile Substitution (S N)	Elektrophile Substitution (S E)
Anschluss (A)	Radikale Verbindung (AR)	Nucleophile Addition (A N)	Elektrophile Addition (A E)
Spaltung (E) (Eliminierung)	Radikale Spaltung (ER)	Nucleophile Spaltung (EN)	Elektrophile Eliminierung (E E)

Elektrophil bezieht sich auf heterolytische Reaktionen von organischen Verbindungen mit Elektrophilen – Teilchen, die eine ganze oder teilweise positive Ladung tragen. Sie werden in elektrophile Substitutions- und elektrophile Additionsreaktionen unterteilt. Zum Beispiel,

H 2 C \u003d CH 2 + Br 2  BrCH 2 - CH 2 Br

Nucleophil bezieht sich auf heterolytische Reaktionen von organischen Verbindungen mit Nucleophilen – Teilchen, die eine ganzzahlige oder gebrochene negative Ladung tragen. Sie werden in nukleophile Substitutions- und nukleophile Additionsreaktionen unterteilt. Zum Beispiel,

CH 3 Br + NaOH  CH 3 OH + NaBr

Radikalische (Ketten-)Reaktionen werden beispielsweise chemische Reaktionen genannt, an denen Radikale beteiligt sind