Thèmes Codificateur d'examen d'État unifié: Classification réactions chimiques en bio et Pas chimie organique.
Réactions chimiques - il s'agit d'un type d'interaction de particules lorsque l'un des substances chimiques on en obtient d'autres qui en diffèrent par leurs propriétés et leur structure. Des substances qui entrer en réaction - réactifs. Des substances qui sont formés lors d'une réaction chimique - des produits.
Lors d'une réaction chimique, ils sont détruits liaisons chimiques, et de nouveaux se forment.
Lors des réactions chimiques, les atomes impliqués dans la réaction ne changent pas. Seul l'ordre de connexion des atomes dans les molécules change. Ainsi, le nombre d'atomes d'une même substance ne change pas lors d'une réaction chimique.
Les réactions chimiques sont classées selon différents critères. Considérons les principaux types de classification des réactions chimiques.
Classification selon le nombre et la composition des substances réactives
Sur la base de la composition et du nombre de substances réagissantes, les réactions qui se produisent sans modifier la composition des substances sont divisées en réactions qui se produisent avec une modification de la composition des substances :
1. Réactions qui se produisent sans modifier la composition des substances (A → B)
À de telles réactions en chimie inorganique Les transitions allotropiques de substances simples d'une modification à une autre peuvent être attribuées :
S orthorhombique → S monoclinique.
DANS chimie organique ces réactions incluent réactions d'isomérisation , lorsqu'à partir d'un isomère, sous l'influence d'un catalyseur et de facteurs externes, on en obtient un autre (généralement un isomère structurel).
Par exemple, isomérisation du butane en 2-méthylpropane (isobutane) :
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH(CH 3)-CH 3.
2. Réactions qui se produisent avec un changement de composition
- Réactions composées (A + B + ... → D)- ce sont des réactions dans lesquelles une nouvelle substance complexe est formée à partir de deux ou plusieurs substances. DANS chimie inorganique Les réactions composées comprennent les réactions de combustion de substances simples, l'interaction d'oxydes basiques avec des oxydes acides, etc. Chimie inorganique de telles réactions sont appelées réactions accessions Réactions d'addition — Ce sont des réactions dans lesquelles une autre molécule est ajoutée à la molécule organique en question. Les réactions d'addition incluent les réactions hydrogénation(interaction avec l'hydrogène), hydratation(raccordement d'eau), hydrohalogénation(ajout d'halogénure d'hydrogène), polymérisation(attachement de molécules les unes aux autres pour former une longue chaîne), etc.
Par exemple, hydratation :
CH 2 =CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH
- Réactions de décomposition (UN → B+C+…)- ce sont des réactions au cours desquelles plusieurs substances moins complexes ou simples se forment à partir d'une molécule complexe. Dans ce cas, des substances simples et complexes peuvent se former.
Par exemple, pendant la décomposition peroxyde d'hydrogène:
2H2O2→ 2H 2 O + O 2 .
Chimie inorganique réactions de décomposition et réactions d'élimination distinctes . Réactions d'élimination — Ce sont des réactions au cours desquelles des atomes ou des groupes atomiques sont séparés de la molécule d'origine tout en conservant son squelette carboné.
Par exemple, la réaction d'extraction d'hydrogène (déshydrogénation) de propane:
C3H8 → C3H6 + H2
En règle générale, le nom de ces réactions contient le préfixe « de ». Les réactions de décomposition en chimie organique impliquent généralement la rupture d’une chaîne carbonée.
Par exemple, réaction craquage du butane(se divisant en plus molécules simples lorsqu'il est chauffé ou sous l'influence d'un catalyseur) :
C4H10 → C2H4 + C2H6
- Réactions de substitution - ce sont des réactions au cours desquelles des atomes ou des groupes d'atomes d'une substance sont remplacés par des atomes ou des groupes d'atomes d'une autre substance. En chimie inorganique Ces réactions se produisent selon le schéma suivant :
AB + C = AC + B.
Par exemple, plus actif halogènes déplacer les moins actifs des composés. Interaction Iodure de potassium Avec chlore:
2KI + Cl2 → 2KCl + I2.
Les atomes individuels et les molécules peuvent être remplacés.
Par exemple, lors de la fusion oxydes moins volatils s'évincent plus volatileà partir de sels. Oui, non volatile oxyde de silicium déplace le monoxyde de carbone de le carbonate de sodium une fois fusionné :
Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2
DANS chimie organique Les réactions de substitution sont des réactions dans lesquelles partie d'une molécule organique remplacé à d'autres particules. Dans ce cas, la particule substituée se combine généralement avec une partie de la molécule substituante.
Par exemple, réaction chloration au méthane:
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
En termes de nombre de particules et de composition des produits d'interaction, cette réaction s'apparente davantage à une réaction d'échange. Néanmoins, par mécanisme une telle réaction est une réaction de remplacement.
- Échange de réactions - ce sont des réactions au cours desquelles deux substances complexeséchanger leurs Composants:
AB + CD = AC + BD
Les réactions d'échange incluent réactions d'échange d'ions couler des solutions; réactions illustrant les propriétés acido-basiques de substances et autres.
Exemple réactions d'échange en chimie inorganique - neutralisation d'acide chlorhydrique alcali:
NaOH + HCl = NaCl + H2O
Exemple réactions d'échange en chimie organique - hydrolyse alcaline du chloroéthane:
CH 3 -CH 2 -Cl + KOH = CH 3 -CH 2 -OH + KCl
Classification des réactions chimiques en fonction des changements dans l'état d'oxydation des éléments formant des substances
En changeant l'état d'oxydation des éléments les réactions chimiques sont divisées en Réactions redox, et les réactions qui se produisent sans changer les états d'oxydation éléments chimiques.
- Réactions redox (ORR) sont des réactions au cours desquelles états d'oxydation substances changement. Dans ce cas un échange a lieu électrons.
DANS chimie inorganique Ces réactions comprennent généralement les réactions de décomposition, de substitution, de combinaison et toutes les réactions impliquant des substances simples. Pour égaliser l'ORR, la méthode est utilisée balance électronique(le nombre d'électrons donnés doit être égal au nombre reçu) ou méthode de balance électron-ion.
DANS chimie organique des réactions d'oxydation et de réduction distinctes, en fonction de ce qui arrive à la molécule organique.
Réactions d'oxydation chimie inorganique sont des réactions au cours desquelles le nombre d'atomes d'hydrogène diminue ou le nombre d'atomes d'oxygène dans la molécule organique d'origine augmente.
Par exemple, oxydation de l'éthanol sous l'action de l'oxyde de cuivre :
CH 3 -CH 2 -OH + CuO → CH 3 -CH=O + H 2 O + Cu
Réactions de récupération en chimie organique, ce sont des réactions au cours desquelles le nombre d'atomes d'hydrogène augmente ou le nombre d'atomes d'oxygène diminue dans une molécule organique.
Par exemple, récupération acétaldéhyde hydrogène:
CH 3 -CH=O + H 2 → CH 3 -CH 2 -OH
- Réactions protolytiques et métaboliques - Ce sont des réactions au cours desquelles les états d'oxydation des atomes ne changent pas.
Par exemple, neutralisation soude caustique acide nitrique:
NaOH + HNO 3 = H 2 O + NaNO 3
Classification des réactions par effet thermique
Selon l'effet thermique, les réactions sont divisées en exothermique Et endothermique.
Réactions exothermiques - ce sont des réactions accompagnées d'un dégagement d'énergie sous forme de chaleur (+ Q). Ces réactions incluent presque toutes les réactions composées.
Des exceptions- réaction azote Avec oxygène avec l'éducation oxyde nitrique (II) - endothermique :
N2 + O2 = 2NO – Q
Réaction gazeuse hydrogène avec dur iode Aussi endothermique:
H2 + I2 = 2HI – Q
Les réactions exothermiques qui produisent de la lumière sont appelées réactions brûlant.
Par exemple, combustion du méthane :
CH 4 + O 2 = CO 2 + H 2 O
Aussi exothermique sont:
Réactions endothermiques sont des réactions accompagnées de absorption d'énergie sous forme de chaleur ( —Q ). En règle générale, la plupart des réactions se produisent avec l'absorption de chaleur décomposition(réactions nécessitant un échauffement prolongé).
Par exemple, décomposition calcaire:
CaCO 3 → CaO + CO 2 – Q
Aussi endothermique sont:
- réactions d'hydrolyse;
- réactions qui se produisent uniquement lorsqu'elles sont chauffées;
- réactions qui se produisent uniquementà des températures très élevées ou sous l'influence d'une décharge électrique.
Par exemple, conversion de l'oxygène en ozone :
3O 2 = 2O 3 - Q
DANS chimie organique Avec l'absorption de chaleur, des réactions de décomposition se produisent. Par exemple, craquement pentane:
C 5 H 12 → C 3 H 6 + C 2 H 6 – Q.
Classification des réactions chimiques selon l'état d'agrégation des substances en réaction (selon la composition des phases)
Les substances peuvent exister dans trois états d'agrégation principaux : dur, liquide Et gazeux. Par état de phase partager des réactions homogène Et hétérogène.
- Réactions homogènes - ce sont des réactions dans lesquelles les réactifs et les produits sont en une seule phase, et la collision des particules réactives se produit dans tout le volume du mélange réactionnel. Les réactions homogènes incluent les interactions liquide-liquide Et gaz-gaz.
Par exemple, oxydation le dioxyde de soufre:
2SO 2 (g) + O 2 (g) = 2SO 3 (g)
- Des réactions hétérogènes - ce sont des réactions dans lesquelles les réactifs et les produits sont dans différentes phases. Dans ce cas, la collision des particules en réaction se produit uniquement à la limite du contact de phase. De telles réactions incluent des interactions gaz-liquide, gaz-solide, solide-solide et solide-liquide.
Par exemple, interaction gaz carbonique Et hydroxyde de calcium:
CO 2 (g) + Ca (OH) 2 (solution) = CaCO 3 (tv) + H 2 O
Pour classer les réactions par état de phase, il est utile de pouvoir déterminer états de phase des substances. C'est assez facile à faire en utilisant les connaissances sur la structure de la matière, en particulier sur.
Substances avec ionique, atomique ou métal réseau cristallin , généralement dur sous des conditions normales; substances avec réseau moléculaire, généralement, liquides ou des gaz sous des conditions normales.
Veuillez noter que lorsqu'elles sont chauffées ou refroidies, les substances peuvent passer d'un état de phase à un autre. Dans ce cas, il est nécessaire de se concentrer sur les conditions d'une réaction spécifique et propriétés physiques substances.
Par exemple, recevant gaz de synthèse se produit à des températures très élevées auxquelles l'eau - la vapeur :
CH 4 (g) + H2O (g) = CO (g) + 3H 2 (g)
Ainsi, la réforme à la vapeur méthane — réaction homogène.
Classification des réactions chimiques selon la participation d'un catalyseur
Un catalyseur est une substance qui accélère une réaction, mais qui ne fait pas partie des produits de la réaction. Le catalyseur participe à la réaction, mais n'est pratiquement pas consommé lors de la réaction. Classiquement, le diagramme d'action du catalyseur À quand les substances interagissent A+B peut être représenté comme suit : A + K = AK ; AK + B = AB + K.
Selon la présence d'un catalyseur, on distingue les réactions catalytiques et non catalytiques.
- Réactions catalytiques - ce sont des réactions qui se produisent avec la participation de catalyseurs. Par exemple, la décomposition du sel de Berthollet : 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
- Réactions non catalytiques - Ce sont des réactions qui se produisent sans la participation d'un catalyseur. Par exemple, combustion d'éthane : 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.
Toutes les réactions se produisant dans les cellules des organismes vivants se produisent avec la participation de catalyseurs protéiques spéciaux - les enzymes. De telles réactions sont appelées enzymatiques.
Le mécanisme d'action et les fonctions des catalyseurs sont discutés plus en détail dans un article séparé.
Classification des réactions par direction
Réactions réversibles - ce sont des réactions qui peuvent se produire aussi bien dans le sens direct que dans le sens inverse, c'est-à-dire lorsque, dans des conditions données, les produits de réaction peuvent interagir les uns avec les autres. Les réactions réversibles comprennent les réactions les plus homogènes, l'estérification ; réactions d'hydrolyse; hydrogénation-déshydrogénation, hydratation-déshydratation ; production d'ammoniac à partir de substances simples, oxydation du dioxyde de soufre, production d'halogénures d'hydrogène (à l'exception du fluorure d'hydrogène) et de sulfure d'hydrogène ; synthèse de méthanol; production et décomposition de carbonates et bicarbonates, etc.
Des réactions irréversibles - ce sont des réactions qui se déroulent majoritairement dans une seule direction, c'est-à-dire Les produits de réaction ne peuvent pas réagir entre eux dans ces conditions. Exemples de réactions irréversibles : combustion ; réactions explosives; réactions qui se produisent avec formation de gaz, de précipité ou d'eau dans les solutions ; dissolution métaux alcalins dans l'eau; et etc.
Réactions chimiques- ce sont des processus à la suite desquels, à partir de certaines substances, d'autres se forment, qui en diffèrent par leur composition et (ou) leur structure.
Classification des réactions :
JE. Selon le nombre et la composition des réactifs et des produits de réaction :
1) Réactions qui se produisent sans modifier la composition de la substance :
En chimie inorganique, il s'agit de réactions de transformation de certaines modifications allotropiques en d'autres :
C (graphite) → C (diamant) ; P (blanc) → P (rouge).
En chimie organique, ce sont des réactions d'isomérisation - des réactions qui aboutissent à la formation de molécules d'autres substances de même composition qualitative et quantitative à partir de molécules d'une substance, c'est-à-dire avec le même formule moléculaire, mais avec une structure différente.
CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH-CH 3
n-butane 2-méthylpropane (isobutane)
2) Réactions qui se produisent avec un changement dans la composition de la substance :
a) Réactions composées (en chimie organique d'addition) - réactions au cours desquelles deux ou plusieurs substances en forment une plus complexe : S + O 2 → SO 2
En chimie organique, ce sont des réactions d'hydrogénation, d'halogénation, d'hydrohalogénation, d'hydratation, de polymérisation.
CH 2 = CH 2 + HOH → CH 3 – CH 2 OH
b) Réactions de décomposition (en chimie organique, élimination, élimination) - réactions au cours desquelles plusieurs nouvelles substances se forment à partir d'une substance complexe :
CH 3 – CH 2 OH → CH 2 = CH 2 + H 2 O
2KNO 3 →2KNO 2 + O 2
En chimie organique, des exemples de réactions d'élimination sont la déshydrogénation, la déshydratation, la déshydrohalogénation et le craquage.
c) Réactions de substitution - réactions au cours desquelles les atomes substance simple remplacer les atomes d'un élément dans une substance complexe (en chimie organique, les réactifs et les produits d'une réaction sont souvent deux substances complexes).
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl; 2Na+ 2H 2 O→ 2NaOH + H 2
Les exemples de réactions de substitution qui ne s'accompagnent pas d'une modification des états d'oxydation des atomes sont extrêmement rares. A noter la réaction de l'oxyde de silicium avec les sels d'acides oxygénés, qui correspondent à des oxydes gazeux ou volatils :
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3СаSiO 3 + P 2 O 5
d) Réactions d'échange - réactions au cours desquelles deux substances complexes échangent leurs composants :
NaOH + HCl → NaCl + H 2 O,
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O
II. En modifiant les états d'oxydation des éléments chimiques formant des substances
1) Réactions qui se produisent avec un changement des états d'oxydation, ou ORR :
∙2| N +5 + 3e – → N +2 (procédé de réduction, élément – oxydant),
∙3| Cu 0 – 2e – → Cu +2 (processus d'oxydation, élément – agent réducteur),
8HNO 3 + 3Cu → 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
Chimie inorganique:
C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH
2) Réactions qui se produisent sans modifier les états d'oxydation des éléments chimiques :
Li 2 O + H 2 O → 2LiOH,
HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O
III. Par effet thermique
1) Des réactions exothermiques se produisent avec la libération d'énergie :
C + O 2 → CO 2 + Q,
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q
2) Des réactions endothermiques se produisent avec l'absorption d'énergie :
CaCO 3 → CaO + CO 2 - Q
C 12 H 26 → C 6 H 14 + C 6 H 12 - Q
IV. Par état d'agrégation réactifs
1) Réactions hétérogènes - réactions au cours desquelles les réactifs et les produits de réaction sont dans différents états d'agrégation :
Fe(sol) + CuSO 4 (sol) → Cu(sol) + FeSO 4 (sol),
CaC 2 (solide) + 2H 2 O (l) → Ca(OH) 2 (solution) + C 2 H 2 (g)
2) Réactions homogènes - réactions au cours desquelles les réactifs et les produits de réaction sont dans le même état d'agrégation :
H 2 (g) + Cl 2 (g) → 2HCl (g),
2C 2 H 2 (g) + 5O 2 (g) → 4CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
V. Par participation catalyseur
1) Réactions non catalytiques se produisant sans la participation d'un catalyseur :
2H 2 + O 2 → 2H 2 O, C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
2) Réactions catalytiques impliquant des catalyseurs :
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2
VI. Vers
1) Des réactions irréversibles se produisent dans des conditions données dans une seule direction :
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
2) Des réactions réversibles dans ces conditions se produisent simultanément dans deux directions opposées : N 2 + 3H 2 ↔2NH 3
VII. Selon le mécanisme d'écoulement
1) Mécanisme radical.
A : B → A · + ·B
Un clivage de liaison homolytique (égale) se produit. Lors du clivage hémolytique, la paire d'électrons formant la liaison est divisée de telle manière que chacune des particules résultantes reçoit un électron. Dans ce cas, des radicaux se forment - des particules non chargées avec des électrons non appariés. Les radicaux sont des particules très réactives ; les réactions les impliquant se produisent en phase gazeuse à grande vitesse et souvent avec explosion.
Des réactions radicalaires se produisent entre les radicaux et les molécules formées lors de la réaction :
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
Exemples : réactions de combustion de matières organiques et non organiques matière organique, synthèse d'eau, d'ammoniac, réactions d'halogénation et de nitration d'alcanes, isomérisation et aromatisation d'alcanes, oxydation catalytique d'alcanes, polymérisation d'alcènes, chlorure de vinyle, etc.
2) Mécanisme ionique.
A : B → :A - + B +
Un clivage de liaison hétérolytique (inégal) se produit, les deux électrons de liaison restant avec l'une des particules précédemment liées. Des particules chargées (cations et anions) se forment.
Réactions ioniques se produisent dans des solutions entre des ions déjà existants ou formés au cours de la réaction.
Par exemple, en chimie inorganique, il s'agit de l'interaction d'électrolytes en solution ; en chimie organique, il s'agit de réactions d'addition aux alcènes, d'oxydation et de déshydrogénation d'alcools, de substitution d'un groupe alcool et d'autres réactions qui caractérisent les propriétés des aldéhydes et des acides carboxyliques.
VIII. Selon le type d’énergie initiant la réaction :
1) Des réactions photochimiques se produisent lorsqu’elles sont exposées à des quanta de lumière. Par exemple, la synthèse du chlorure d'hydrogène, l'interaction du méthane avec le chlore, la production d'ozone dans la nature, les processus de photosynthèse, etc.
2) Les réactions aux rayonnements sont initiées par un rayonnement à haute énergie (rayons X, rayons γ).
3) Des réactions électrochimiques sont initiées électricité, par exemple, pendant l'électrolyse.
4) Les réactions thermochimiques sont initiées par l'énergie thermique. Celles-ci incluent toutes les réactions endothermiques et de nombreuses réactions exothermiques qui nécessitent de la chaleur pour s'initier.
Objectifs de la leçon. Généralisez l'idée d'une réaction chimique en tant que processus de conversion d'une ou plusieurs substances réactives initiales en substances qui en diffèrent par leur composition chimique ou leur structure - produits de réaction. Considérez quelques-unes des nombreuses classifications de réactions chimiques selon divers critères. Montrer l'applicabilité de telles classifications pour les substances inorganiques et réactions organiques. Révéler la nature relative de divers types de réactions chimiques et la relation entre diverses classifications de processus chimiques.
Le concept de réactions chimiques, leur classification selon divers critères en comparaison des substances inorganiques et organiques
Une réaction chimique est un changement dans les substances dans lequel d'anciennes liaisons chimiques sont rompues et de nouvelles liaisons chimiques se forment entre les particules (« volumes, ions ») à partir desquelles les substances sont construites (diapositive 2).
Les réactions chimiques sont classées :
1. Par le nombre et la composition des réactifs et des produits (diapositive 3)
a) décomposition (diapositive 4)
Les réactions de décomposition en chimie organique, contrairement aux réactions de décomposition en chimie inorganique, ont leurs propres spécificités. Ils peuvent être considérés comme des processus inverses à l’addition, puisqu’ils aboutissent le plus souvent à la formation de liaisons ou de cycles multiples.
b) connexions (diapositive 5)
Afin de subir une réaction d'addition, molécule organique doit avoir une liaison multiple (ou cycle), cette molécule sera la principale (substrat). Une molécule plus simple (souvent une substance inorganique, un réactif) est ajoutée à l'endroit où la liaison multiple est rompue ou où le cycle s'ouvre.
c) substitutions (diapositive 6)
Leur particularité est l’interaction d’une substance simple avec une substance complexe. De telles réactions existent également en chimie organique.
Cependant, le concept de « substitution » en chimie organique est plus large qu’en chimie inorganique. Si dans la molécule de la substance d'origine un atome ou un groupe fonctionnel est remplacé par un autre atome ou groupe, il s'agit également de réactions de substitution, bien que du point de vue de la chimie inorganique, le processus ressemble à une réaction d'échange.
d) échange (y compris neutralisation) (diapositive 7)
Il est recommandé d'effectuer sous la forme travail de laboratoire selon les équations de réaction proposées dans la présentation
2. Par effet thermique (diapositive 8)
a) endothermique
b) exothermique (y compris les réactions de combustion)
La présentation suggère des réactions de la chimie inorganique et organique. Les réactions composées seront des réactions exothermiques et les réactions de décomposition seront endothermiques (la relativité de cette conclusion sera soulignée par une rare exception - la réaction de l'azote avec l'oxygène est endothermique :
N2 + 02 -> 2
NON- Q
3. Sur l'utilisation d'un catalyseur (diapositive 9)
b) non catalytique
4. En direction (diapositive 10)
a) catalytique (y compris enzymatique)
b) non catalytique
5. Par phase (diapositive 11)
a) homogène
b) hétérogène
6. En modifiant l'état d'oxydation des éléments formant des réactifs et des produits (diapositive 12)
a) rédox
b) sans changer l'état d'oxydation
Les réactions redox en chimie inorganique comprennent toutes les réactions de substitution et les réactions de décomposition et de combinaison dans lesquelles au moins une substance simple est impliquée. Dans une version plus généralisée (incluant la chimie organique) : toutes les réactions impliquant des substances simples. À l’inverse, les réactions qui se produisent sans modifier les états d’oxydation des éléments qui forment les réactifs et les produits de réaction incluent toutes les réactions d’échange.
Renforcer le sujet étudié (diapositives 13-21).
Résumé de la leçon.
Leçon 2. « Acides carboxyliques : classification et nomenclature, structure du groupe carboxyle, physique, Propriétés chimiques, méthodes d'obtention d'acides carboxyliques monobasiques saturés" (Diapositive 1).Objectifs de la leçon. Donner la notion d'acides carboxyliques et leur classification par rapport aux acides minéraux. Considérez les bases de l'international et nomenclature triviale et isomérie de ce type composés organiques. Analyser la structure du groupe carboxyle et prédire comportement chimique acides carboxyliques. Considérer les propriétés générales acides carboxyliques en comparaison avec les propriétés des acides minéraux. Donner une idée des propriétés particulières des acides carboxyliques (réactions au niveau des radicaux et formation de dérivés fonctionnels). Présentez aux élèves les représentants les plus caractéristiques des acides carboxyliques et montrez leur importance dans la nature et dans la vie humaine.
La notion d'acides carboxyliques, leur classification selon différents critèresAcides carboxyliques- une classe de composés organiques dont les molécules contiennent un groupe carboxyle - COOH. La composition des acides carboxyliques monobasiques saturés correspond à formule générale(Diapositive 2)
Les acides carboxyliques sont classés :
En fonction du nombre de groupes carboxyle, les acides carboxyliques sont divisés en (diapositive 3) :
- monocarboxylique ou monobasique (acide acétique)
- dicarboxylique ou dibasique (acide oxalique)
Selon la structure du radical hydrocarboné auquel le groupe carboxyle est lié, les acides carboxyliques sont divisés en :
- aliphatique (acétique ou acrylique)
- alicyclique (cyclohexanecarboxylique)
- aromatique (benzoïque, phtalique)
Exemples d'acides (diapositive 4)
Isomérie et structure des acides carboxyliques
1.Isomérie de la chaîne carbonée (Diapositive 5)
2. Isomérie de la position d'une liaison multiple, par exemple :
CH 2 = CH – CH 2 – COOH Acide butène-3-oïque (acide vinylacétique)
CH 3 – CH = CH – COOH Acide butène-2-oïque (acide crotonique)
3. Cis-, trans-isomérie, par exemple :
Structure(Diapositive 6)
Le groupe carboxyle COOH est constitué d'un groupe carbonyle C=O et d'un groupe hydroxyle OH.
Dans le groupe CO, l’atome de carbone porte une charge partiellement positive et attire la paire d’électrons de l’atome d’oxygène dans le groupe OH. Dans ce cas, la densité électronique sur l’atome d’oxygène diminue et Connexion O-H affaiblit :
À son tour, le groupe OH « éteint » la charge positive du groupe CO.
Propriétés physiques et chimiques des acides carboxyliques
Les acides carboxyliques inférieurs sont des liquides à l'odeur âcre, très solubles dans l'eau. Avec un relatif croissant masse moléculaire La solubilité des acides dans l'eau diminue et le point d'ébullition augmente. Acides supérieurs, à commencer par le pélargonique
C8H17COOH - solides, inodore, insoluble dans l'eau.
Les propriétés chimiques les plus importantes caractéristiques de la plupart des acides carboxyliques (diapositive 7.8) :
1) Interaction avec les métaux actifs :
2 CH 3 COOH + Mg(CH 3 COO)2 Mg + H 2
2) Interaction avec les oxydes métalliques :
2CH 3 COOH + CaO(CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O
3) Interaction avec les bases :
CH 3 COOH + NaOHCH 3 COONa + H 2 O
4) Interaction avec les sels :
CH 3 COOH + NaHCO 3 CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O
5) Interaction avec les alcools (réaction d'estérification) :
CH 3 COOH + CH 3 CH 2 OHCH 3 COOCH 2 CH 3 + H 2 O
6) Interaction avec l'ammoniac :
CH 3 COOH + NH 3 CH 3 COONH 4
Lorsque les sels d'ammonium d'acides carboxyliques sont chauffés, leurs amides se forment :
CH 3 COONH 4 CH 3 CONH 2 + H 2 O
7) Sous l'influence du SOC l2, les acides carboxyliques sont transformés en chlorures d'acide correspondants.
CH 3 COOH + SOC l2 CH 3 COCl + HCl + SO 2
4. Isomérie interclasse :
par exemple : C 4 H 8 O 2
CH 3 – CH 2 – CO – O – CH ester méthylique de l'acide propanoïque
CH 3 – CO – O – CH 2 – CH 3 ester éthylique de l'acide éthanoïque
C3H 7 – COOH acide butanoïque
(Diapositive 9,10)
1. Oxydation des aldéhydes et des alcools primaires -
méthode générale obtention d'acides carboxyliques :
2. Une autre méthode courante est l'hydrolyse d'hydrocarbures halogénés contenant trois atomes d'halogène par atome de carbone :
3
NaCl
3. Interaction du réactif de Grignard avec le CO2 :
4. Hydrolyse esters:
5. Hydrolyse des anhydrides d'acide :
Méthodes de production d'acides carboxyliques
Pour acides individuels Il existe des méthodes spécifiques d'obtention (Diapositive 11) :
Pour obtenir acide benzoique Vous pouvez utiliser l'oxydation d'homologues du benzène monosubstitué avec une solution acide de permanganate de potassium :
Acide acétique obtenu à l'échelle industrielle par oxydation catalytique du butane avec l'oxygène de l'air :
Acide formique préparé en chauffant du monoxyde de carbone (II) avec de l'hydroxyde de sodium en poudre sous pression et en traitant le formiate de sodium obtenu avec un acide fort :
Application d'acides carboxyliques(Diapositive 12)
Renforcer le sujet étudié (diapositive 13-14).
Classification des réactions chimiques en chimie inorganique et organique
Des réactions chimiques, ou phénomènes chimiques, sont des processus à la suite desquels certaines substances en forment d'autres qui en diffèrent par leur composition et (ou) leur structure.
Au cours des réactions chimiques, un changement dans les substances se produit nécessairement, dans lequel d'anciennes liaisons sont rompues et de nouvelles liaisons se forment entre les atomes.
Les réactions chimiques doivent être distinguées des réactions nucléaires.À la suite d'une réaction chimique nombre total les atomes de chaque élément chimique et sa composition isotopique ne changent pas. Un autre problème réactions nucléaires- les processus de transformation noyaux atomiques en raison de leur interaction avec d'autres noyaux ou particules élémentaires, par exemple, la conversion de l'aluminium en magnésium :
$↙(13)↖(27)(Al)+ ()↙(1)↖(1)(H)=()↙(12)↖(24)(Mg)+()↙(2)↖(4 )(Il)$
La classification des réactions chimiques est multiforme, c'est-à-dire il peut être basé sur diverses fonctionnalités. Mais chacune de ces caractéristiques peut inclure des réactions entre des substances inorganiques et organiques.
Considérons la classification des réactions chimiques selon divers critères.
Classification des réactions chimiques selon le nombre et la composition des réactifs. Réactions qui se produisent sans modifier la composition de la substance
En chimie inorganique, ces réactions incluent les processus d'obtention de modifications allotropiques d'un élément chimique, par exemple :
$С_((graphite))⇄С_((diamant))$
$S_((rhombique))⇄S_((monoclinique))$
$Р_((blanc))⇄Р_((rouge))$
$Sn_((étain blanc))⇄Sn_((étain gris))$
$3О_(2(oxygène))⇄2О_(3(ozone))$.
En chimie organique, ce type de réaction peut inclure des réactions d'isomérisation, qui se produisent sans modifier non seulement la composition qualitative, mais également quantitative des molécules de substances, par exemple :
1. Isomérisation des alcanes.
La réaction d'isomérisation des alcanes a un grand importance pratique, parce que les hydrocarbures d'isostructure ont une capacité à exploser plus faible.
2. Isomérisation des alcènes.
3. Isomérisation alcyne(réaction d'A.E. Favorsky).
4. Isomérisation des haloalcanes(A.E. Favorsky).
5. Isomérisation du cyanate d'ammonium par chauffage.
L'urée a été synthétisée pour la première fois par F. Wöhler en 1882 en isomérisant le cyanate d'ammonium lorsqu'il est chauffé.
Réactions qui se produisent avec un changement dans la composition d'une substance
Quatre types de telles réactions peuvent être distingués : combinaison, décomposition, substitution et échange.
1. Réactions composées- Ce sont des réactions dans lesquelles une substance complexe est formée à partir de deux ou plusieurs substances.
En chimie inorganique, toute la variété des réactions composées peut être envisagée à l'aide de l'exemple des réactions de production d'acide sulfurique à partir du soufre :
1) obtention d'oxyde de soufre (IV) :
$S+O_2=SO_2$ - une substance complexe est formée de deux substances simples ;
2) obtention d'oxyde de soufre (VI) :
$2SO_2+O_2(⇄)↖(t,p,cat.)2SO_3$ - une substance complexe est formée de substances simples et complexes ;
3) obtention de l'acide sulfurique :
$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ - deux substances complexes forment une substance complexe.
Un exemple de réaction composée dans laquelle une substance complexe est formée à partir de plus de deux substances initiales est l'étape finale de production d'acide nitrique :
$4NO_2+O_2+2H_2O=4HNO_3$.
En chimie organique, les réactions de jointure sont communément appelées réactions d’addition. Toute la variété de telles réactions peut être envisagée à l'aide de l'exemple d'un bloc de réactions caractérisant les propriétés de substances insaturées, par exemple l'éthylène :
1) réaction d'hydrogénation - ajout d'hydrogène :
$CH_2(=)↙(éthène)CH_2+H_2(→)↖(Ni,t°)CH_3(-)↙(éthane)CH_3;$
2) réaction d'hydratation - ajout d'eau :
$CH_2(=)↙(éthène)CH_2+H_2O(→)↖(H_3PO_4,t°)(C_2H_5OH)↙(éthanol);$
3) réaction de polymérisation :
$(nCH_2=CH_2)↙(éthylène)(→)↖(p,cat.,t°)((-CH_2-CH_2-)_n)↙(polyéthylène)$
2. Réactions de décomposition- Ce sont des réactions dans lesquelles plusieurs nouvelles substances sont formées à partir d'une substance complexe.
En chimie inorganique, toute la variété de telles réactions peut être envisagée à l'aide de l'exemple d'un bloc de réactions de production d'oxygène par des méthodes de laboratoire :
1) décomposition de l'oxyde de mercure (II) :
$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$ - deux simples sont formés à partir d'une substance complexe ;
2) décomposition du nitrate de potassium :
$2KNO_3(→)↖(t°)2KNO_2+O_2$ - à partir d'une substance complexe, un simple et un complexe sont formés ;
3) décomposition du permanganate de potassium :
$2KMnO_4(→)↖(t°)K_2MnO_4+MnO_2+O_2$ - à partir d'une substance complexe, deux complexes et un simple sont formés, c'est-à-dire trois nouvelles substances.
En chimie organique, les réactions de décomposition peuvent être envisagées à l'aide de l'exemple d'un bloc de réactions pour la production d'éthylène en laboratoire et dans l'industrie :
1) réaction de déshydratation (élimination de l'eau) de l'éthanol :
$C_2H_5OH(→)↖(H_2SO_4,t°)CH_2=CH_2+H_2O;$
2) réaction de déshydrogénation (élimination de l'hydrogène) de l'éthane :
$CH_3—CH_3(→)↖(Cr_2O_3 500°C)CH_2=CH_2+H_2;$
3) réaction de craquage du propane :
$CH_3-CH_2CH_3(→)↖(t°)CH_2=CH_2+CH_4.$
3. Réactions de substitution- ce sont des réactions à la suite desquelles des atomes d'une substance simple remplacent des atomes d'un élément dans une substance complexe.
En chimie inorganique, un exemple de tels processus est un bloc de réactions caractérisant les propriétés, par exemple, des métaux :
1) interaction des métaux alcalins et alcalino-terreux avec l'eau :
$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2$
2) interaction des métaux avec les acides en solution :
$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2$ ;
3) interaction des métaux avec les sels en solution :
$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$
4) métallothermie :
$2Al+Cr_2O_3(→)↖(t°)Al_2O_3+2Cr$.
Le sujet de l'étude de la chimie organique ne concerne pas les substances simples, mais uniquement les composés. Par conséquent, à titre d'exemple de réaction de substitution, nous présentons la plus propriété caractéristique les composés saturés, notamment le méthane, est la capacité de ses atomes d'hydrogène à être remplacés par des atomes d'halogène :
$CH_4+Cl_2(→)↖(hν)(CH_3Cl)↙(chlorométhane)+HCl$,
$CH_3Cl+Cl_2→(CH_2Cl_2)↙(dichlorométhane)+HCl$,
$CH_2Cl_2+Cl_2→(CHCl_3)↙(trichlorométhane)+HCl$,
$CHCl_3+Cl_2→(CCl_4)↙(tétrachlorure de carbone)+HCl$.
Un autre exemple est la bromation composé aromatique(benzène, toluène, aniline) :
Faisons attention à la particularité des réactions de substitution dans les substances organiques : à la suite de telles réactions, il ne se forme pas une substance simple et complexe, comme en chimie inorganique, mais deux substances complexes.
En chimie organique, les réactions de substitution incluent également certaines réactions entre deux substances complexes, par exemple la nitration du benzène :
$C_6H_6+(HNO_3)↙(benzène)(→)↖(H_2SO_4(conc.),t°)(C_6H_5NO_2)↙(nitrobenzène)+H_2O$
C'est formellement une réaction d'échange. Le fait qu’il s’agisse d’une réaction de substitution n’apparaît clairement qu’en considérant son mécanisme.
4. Échange de réactions- Ce sont des réactions dans lesquelles deux substances complexes échangent leurs éléments constitutifs.
Ces réactions caractérisent les propriétés des électrolytes et se déroulent dans les solutions selon la règle de Berthollet, c'est-à-dire seulement si le résultat est la formation d'un précipité, d'un gaz ou d'une substance légèrement dissociée (par exemple, $H_2O$).
En chimie inorganique, il peut s'agir d'un bloc de réactions qui caractérisent, par exemple, les propriétés des alcalis :
1) réaction de neutralisation qui se produit avec formation de sel et d'eau :
$NaOH+HNO_3=NaNO_3+H_2O$
ou sous forme ionique :
$OH^(-)+H^(+)=H_2O$ ;
2) la réaction entre l'alcali et le sel, qui se produit avec formation de gaz :
$2NH_4Cl+Ca(OH)_2=CaCl_2+2NH_3+2H_2O$
ou sous forme ionique :
$NH_4^(+)+OH^(-)=NH_3+H_2O$ ;
3) la réaction entre l'alcali et le sel, qui se produit avec formation d'un précipité :
$CuSO_4+2KOH=Cu(OH)_2↓+K_2SO_4$
ou sous forme ionique :
$Cu^(2+)+2OH^(-)=Cu(OH)_2↓$
En chimie organique, on peut considérer un bloc de réactions qui caractérisent, par exemple, les propriétés de l'acide acétique :
1) réaction qui se produit avec la formation d'un électrolyte faible - $H_2O$ :
$CH_3COOH+NaOH⇄NaCH_3COO+H_2O$
$CH_3COOH+OH^(-)⇄CH_3COO^(-)+H_2O$;
2) réaction qui se produit avec formation de gaz :
$2CH_3COOH+CaCO_3=2CH_3COO^(-)+Ca^(2+)+CO_2+H_2O$ ;
3) réaction qui se produit avec formation d'un précipité :
$2CH_3COOH+K_2SiO_3=2KCH_3COO+H_2SiO_3↓$
$2CH_3COOH+SiO_3^(−)=2CH_3COO^(−)+H_2SiO_3↓$.
Classification des réactions chimiques en fonction des changements dans les états d'oxydation des éléments chimiques formant des substances
Réactions qui se produisent avec un changement dans les états d'oxydation des éléments, ou réactions redox.
Celles-ci incluent de nombreuses réactions, y compris toutes les réactions de substitution, ainsi que les réactions de combinaison et de décomposition dans lesquelles au moins une substance simple est impliquée, par exemple :
1.$(Mg)↖(0)+(2H)↖(+1)+SO_4^(-2)=(Mg)↖(+2)SO_4+(H_2)↖(0)$
$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(agent réducteur)(→)↖(oxydation)(Mg)↖(+2)$
$((2H)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oxydant)(→)↖(réduction)(H_2)↖(0)$
2.$(2Mg)↖(0)+(O_2)↖(0)=(2Mg)↖(+2)(O)↖(-2)$
$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(agent réducteur)(→)↖(oxydation)(Mg)↖(+2)|4|2$
$((O_2)↖(0)+4(e)↖(-))↙(oxydant)(→)↖(réduction)(2O)↖(-2)|2|1$
Comme vous vous en souvenez, les réactions redox complexes sont compilées à l'aide de la méthode de la balance électronique :
$(2Fe)↖(0)+6H_2(S)↖(+6)O_(4(k))=(Fe_2)↖(+3)(SO_4)_3+3(S)↖(+4)O_2+ 6H_2O $
$((Fe)↖(0)-3(e)↖(-))↙(agent réducteur)(→)↖(oxydation)(Fe)↖(+3)|2$
$((S)↖(+6)+2(e)↖(-))↙(oxydant)(→)↖(réduction)(S)↖(+4)|3$
Chimie inorganique un exemple brillant Les propriétés des aldéhydes peuvent servir de réactions redox :
1. Les aldéhydes sont réduits aux alcools correspondants :
$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(H_2)↖(0))↙(\text"acétiquedéhyde") ( →)↖(Ni,t°)(CH_3-(C)↖(-1)(H_2)↖(+1)(O)↖(-2)(H)↖(+1))↙(\text " alcool éthylique")$
$((C)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oxydant)(→)↖(réduction)(C)↖(-1)|1$
$((H_2)↖(0)-2(e)↖(-))↙(agent réducteur)(→)↖(oxydation)2(H)↖(+1)|1$
2. Les aldéhydes sont oxydés en acides correspondants :
$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(Ag_2)↖(+1)(O)↖(-2)) ↙(\text"acétiquedéhyde"))(→)↖(t°)(CH_3-(Ag)↖(0)(C)↖(+3)(O)↖(-2)(OH)↖(-2 +1)+2(Ag)↖(0)↓)↙(\text"alcool éthylique")$
$((C)↖(+1)-2(e)↖(-))↙(agent réducteur)(→)↖(oxydation)(C)↖(+3)|1$
$(2(Ag)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oxydant)(→)↖(réduction)2(Ag)↖(0)|1$
Réactions qui se produisent sans modifier les états d’oxydation des éléments chimiques.
Il s'agit par exemple de toutes les réactions d'échange d'ions, ainsi que :
- de nombreuses réactions composées :
$Li_2O+H_2O=2LiOH;$
- de nombreuses réactions de décomposition :
$2Fe(OH)_3(→)↖(t°)Fe_2O_3+3H_2O;$
- réactions d'estérification :
$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.
Classification des réactions chimiques par effet thermique
Sur la base de l'effet thermique, les réactions sont divisées en exothermiques et endothermiques.
Réactions exothermiques.
Ces réactions se produisent avec la libération d'énergie.
Celles-ci incluent presque toutes les réactions composées. Une rare exception est la réaction endothermique de synthèse de l'oxyde nitrique (II) à partir de l'azote et de l'oxygène et la réaction de l'hydrogène gazeux avec l'iode solide :
$N_2+O_2=2NO - Q$,
$H_(2(g))+I(2(t))=2HI - Q$.
Les réactions exothermiques qui se produisent avec la libération de lumière sont classées comme réactions de combustion, par exemple :
$4P+5O_2=2P_2O_5+Q,$
$CH_4+2O_2=CO_2+2H_2O+Q$.
L'hydrogénation de l'éthylène est un exemple de réaction exothermique :
$CH_2=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3-CH_3+Q$
Il fonctionne à température ambiante.
Réactions endothermiques
Ces réactions se produisent avec l'absorption d'énergie.
Évidemment, celles-ci incluent presque toutes les réactions de décomposition, par exemple :
a) calcination du calcaire :
$CaCO_3(→)↖(t°)CaO+CO_2-Q;$
b) craquage du butane :
La quantité d'énergie libérée ou absorbée à la suite d'une réaction est appelée effet thermique de la réaction, et l'équation d'une réaction chimique indiquant cet effet s'appelle équation thermochimique, Par exemple:
$H_(2(g))+Cl_(2(g))=2HCl_((g))+92,3 kJ,$
$N_(2(g))+O_(2(g))=2NO_((g)) - 90,4 kJ$.
Classification des réactions chimiques selon l'état d'agrégation des substances en réaction (composition des phases)
Réactions hétérogènes.
Il s'agit de réactions dans lesquelles les réactifs et les produits de réaction sont dans différents états d'agrégation (dans différentes phases) :
$2Al_((t))+3CuCl_(2(sol))=3Cu_((t))+2AlCl_(3(sol))$,
$CaC_(2(t))+2H_2O_((l))=C_2H_2+Ca(OH)_(2(solution))$.
Réactions homogènes.
Ce sont des réactions dans lesquelles les réactifs et les produits de réaction sont dans le même état d'agrégation (dans la même phase) :
Classification des réactions chimiques selon la participation d'un catalyseur
Réactions non catalytiques.
Des réactions non catalytiques se produisent sans la participation d'un catalyseur :
$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$,
$C_2H_4+3O_2(→)↖(t°)2CO_2+2H_2O$.
Réactions catalytiques.
Des réactions catalytiques sont en cours avec la participation d'un catalyseur :
$2KClO_3(→)↖(MnO_2,t°)2KCl+3O_2,$
$(C_2H_5OH)↙(éthanol)(→)↖(H_2SO-4,t°)(CH_2=CH_2)↙(éthène)+H_2O$
Étant donné que toutes les réactions biologiques se produisant dans les cellules des organismes vivants se produisent avec la participation de catalyseurs biologiques spéciaux de nature protéique - des enzymes, elles sont toutes catalytiques ou, plus précisément, enzymatique.
Il est à noter que plus de 70%$ des industries chimiques utilisent des catalyseurs.
Classification des réactions chimiques par direction
Des réactions irréversibles.
Des réactions irréversibles ne s'écoulent dans ces conditions que dans un seul sens.
Il s'agit notamment de toutes les réactions d'échange accompagnées de formation d'un précipité, d'un gaz ou d'une substance légèrement dissociée (eau), ainsi que de toutes les réactions de combustion.
Réactions réversibles.
Des réactions réversibles dans ces conditions se produisent simultanément dans deux directions opposées.
L’écrasante majorité de ces réactions le sont.
En chimie organique, le signe de réversibilité se traduit par les antonymes des processus :
- hydrogénation - déshydrogénation;
- hydratation - déshydratation;
- polymérisation - dépolymérisation.
Toutes les réactions d'estérification (le processus inverse, comme vous le savez, est appelé hydrolyse) et d'hydrolyse des protéines, des esters, des glucides et des polynucléotides sont réversibles. La réversibilité est à la base du processus le plus important dans un organisme vivant : le métabolisme.
Réactions chimiques- ce sont des processus à la suite desquels, à partir de certaines substances, d'autres se forment, qui en diffèrent par leur composition et (ou) leur structure.
Classification des réactions :
Selon le nombre et la composition des réactifs et des produits de réaction :
Réactions qui se produisent sans modifier la composition de la substance :
C (graphite) → C (diamant) ; P (blanc) → P (rouge).
En chimie organique, ce sont des réactions d'isomérisation - des réactions qui aboutissent à la formation de molécules d'autres substances de même composition qualitative et quantitative à partir de molécules d'une substance, c'est-à-dire avec la même formule moléculaire mais une structure différente.
CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH-CH 3
n-butane 2-méthylpropane (isobutane)
Réactions qui se produisent avec un changement dans la composition d'une substance :
En chimie organique, ce sont des réactions d'hydrogénation, d'halogénation, d'hydrohalogénation, d'hydratation, de polymérisation.
CH 2 = CH 2 + HOH → CH 3 – CH 2 OH
b) Réactions de décomposition (en chimie organique, élimination, élimination) - réactions au cours desquelles plusieurs nouvelles substances se forment à partir d'une substance complexe :
CH 3 – CH 2 OH → CH 2 = CH 2 + H 2 O
2KNO 3 →2KNO 2 + O 2
En chimie organique, des exemples de réactions d'élimination sont la déshydrogénation, la déshydratation, la déshydrohalogénation et le craquage.
c) Réactions de substitution - réactions au cours desquelles des atomes d'une substance simple remplacent les atomes d'un élément dans une substance complexe (en chimie organique, les réactifs et les produits d'une réaction sont souvent deux substances complexes).
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl; 2Na+ 2H 2 O→ 2NaOH + H 2
Les exemples de réactions de substitution qui ne s'accompagnent pas d'une modification des états d'oxydation des atomes sont extrêmement rares. A noter la réaction de l'oxyde de silicium avec les sels d'acides oxygénés, qui correspondent à des oxydes gazeux ou volatils :
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3СаSiO 3 + P 2 O 5
d) Réactions d'échange - réactions au cours desquelles deux substances complexes échangent leurs composants :
NaOH + HCl → NaCl + H 2 O,
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O
En modifiant les états d'oxydation des éléments chimiques formant des substances
Réactions qui se produisent avec un changement des états d'oxydation, ou ORR :
∙3| Cu 0 – 2e – → Cu +2 (processus d'oxydation, élément – agent réducteur),
8HNO 3 + 3Cu → 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
Chimie inorganique:
C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH
Réactions qui se produisent sans modifier les états d'oxydation des éléments chimiques :
HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O
Par effet thermique
Des réactions exothermiques se produisent avec la libération d'énergie :
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q
Des réactions endothermiques se produisent avec l'absorption d'énergie :
C 12 H 26 → C 6 H 14 + C 6 H 12 - Q
Selon l'état d'agrégation des substances en réaction
Les réactions hétérogènes sont des réactions au cours desquelles les réactifs et les produits de réaction sont dans différents états d'agrégation :
CaC 2 (solide) + 2H 2 O (l) → Ca(OH) 2 (solution) + C 2 H 2 (g)
Les réactions homogènes sont des réactions au cours desquelles les réactifs et les produits de réaction sont dans le même état d'agrégation :
2C 2 H 2 (g) + 5O 2 (g) → 4CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
Par participation catalyseur
Réactions non catalytiques se produisant sans la participation d'un catalyseur :
Réactions catalytiques impliquant des catalyseurs :
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2
Vers
Des réactions irréversibles se produisent dans ces conditions dans un seul sens :
Des réactions réversibles dans ces conditions se produisent simultanément dans deux directions opposées : N 2 + 3H 2 ↔2NH 3
Selon le mécanisme d'écoulement
Mécanisme radical.
Un clivage de liaison homolytique (égale) se produit. Lors du clivage hémolytique, la paire d'électrons formant la liaison est divisée de telle manière que chacune des particules résultantes reçoit un électron. Dans ce cas, des radicaux se forment - des particules non chargées avec des électrons non appariés. Les radicaux sont des particules très réactives ; les réactions les impliquant se produisent en phase gazeuse à grande vitesse et souvent avec explosion.
Des réactions radicalaires se produisent entre les radicaux et les molécules formées lors de la réaction :
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
Exemples : réactions de combustion de substances organiques et substances inorganiques, synthèse d'eau, d'ammoniac, réactions d'halogénation et de nitration d'alcanes, isomérisation et aromatisation d'alcanes, oxydation catalytique d'alcanes, polymérisation d'alcènes, chlorure de vinyle, etc.
Mécanisme ionique.
Un clivage de liaison hétérolytique (inégal) se produit, les deux électrons de liaison restant avec l'une des particules précédemment liées. Des particules chargées (cations et anions) se forment.
Les réactions ioniques se produisent dans des solutions entre des ions déjà présents ou formés lors de la réaction.
Par exemple, en chimie inorganique, il s'agit de l'interaction d'électrolytes en solution ; en chimie organique, il s'agit de réactions d'addition aux alcènes, d'oxydation et de déshydrogénation d'alcools, de substitution d'un groupe alcool et d'autres réactions qui caractérisent les propriétés des aldéhydes et des acides carboxyliques.
Selon le type d’énergie initiant la réaction :
Des réactions photochimiques se produisent lorsqu’elles sont exposées à des quanta de lumière. Par exemple, la synthèse du chlorure d'hydrogène, l'interaction du méthane avec le chlore, la production d'ozone dans la nature, les processus de photosynthèse, etc.
Les réactions aux rayonnements sont initiées par un rayonnement à haute énergie (rayons X, rayons γ).
Les réactions électrochimiques sont initiées par le courant électrique, comme lors de l'électrolyse.
Les réactions thermochimiques sont initiées par l'énergie thermique. Celles-ci incluent toutes les réactions endothermiques et de nombreuses réactions exothermiques qui nécessitent de la chaleur pour s'initier.
