Teme Kodifikator jedinstvenog državnog ispita: Klasifikacija kemijske reakcije u organskim i Ne organska kemija.

Kemijske reakcije - ovo je vrsta interakcije čestica kada jedna od kemijske tvari dobivaju se drugi koji se od njih razlikuju svojstvima i strukturom. Tvari koje Unesi u reakciji - reagensi. Tvari koje formiraju se tijekom kemijske reakcije - proizvoda.

Tijekom kemijske reakcije one se uništavaju kemijske veze, a nastaju i novi.

Tijekom kemijskih reakcija atomi koji sudjeluju u reakciji se ne mijenjaju. Mijenja se samo redoslijed povezivanja atoma u molekulama. Tako, broj atoma iste tvari ne mijenja se tijekom kemijske reakcije.

Kemijske reakcije klasificiraju se prema različitim kriterijima. Razmotrimo glavne vrste klasifikacije kemijskih reakcija.

Podjela prema broju i sastavu tvari koje reagiraju

Na temelju sastava i broja tvari koje reagiraju, reakcije koje se odvijaju bez promjene sastava tvari dijele se na reakcije koje se odvijaju s promjenom sastava tvari:

1. Reakcije koje se odvijaju bez promjene sastava tvari (A → B)

Na takve reakcije u anorganskoj kemiji Alotropski prijelazi jednostavnih tvari iz jedne modifikacije u drugu mogu se pripisati:

S ortorombski → S monoklinski.

U organska kemija takve reakcije uključuju reakcije izomerizacije , kada se iz jednog izomera, pod utjecajem katalizatora i vanjskih čimbenika, dobije drugi (obično strukturni izomer).

Na primjer, izomerizacija butana u 2-metilpropan (izobutan):

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH(CH3)-CH3.

2. Reakcije koje se javljaju s promjenom sastava

• Reakcije spojeva (A + B + ... → D)- to su reakcije u kojima od dvije ili više tvari nastaje jedna nova složena tvar. U anorganska kemija Složene reakcije uključuju reakcije izgaranja jednostavnih tvari, međudjelovanje bazičnih oksida s kiselim itd. U organskoj kemiji takve reakcije nazivamo reakcijama pristupanja Reakcije adicije — To su reakcije u kojima se dotičnoj organskoj molekuli dodaje još jedna molekula. Reakcije adicije uključuju reakcije hidrogeniranje(interakcija s vodikom), hidratacija(vodovodni priključak), hidrohalogeniranje(dodavanje halogenovodika), polimerizacija(spajanje molekula jedne na drugu kako bi se formirao dugi lanac), itd.

Na primjer, hidratacija:

CH 2 =CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH

• Reakcije razgradnje (A → B+C+…)- to su reakcije tijekom kojih iz jedne složene molekule nastaje nekoliko manje složenih ili jednostavnih tvari. U tom slučaju mogu nastati i jednostavne i složene tvari.

Na primjer, tijekom razgradnje vodikov peroksid:

2H2O2→ 2H 2 O + O 2 .

U organskoj kemiji odvojene reakcije razgradnje i reakcije eliminacije . Reakcije eliminacije — To su reakcije tijekom kojih se atomi ili atomske skupine odvajaju od izvorne molekule zadržavajući svoj ugljikov kostur.

Na primjer, reakcija oduzimanja vodika (dehidrogenacije) iz propan:

C3H8 → C3H6 + H2

U pravilu naziv takvih reakcija sadrži prefiks "de". Reakcije razgradnje u organskoj kemiji obično uključuju prekid ugljikovog lanca.

Na primjer, reakcija krekiranje butana(dijeljenje na više jednostavne molekule pri zagrijavanju ili pod utjecajem katalizatora):

C 4 H 10 → C 2 H 4 + C 2 H 6

• Supstitucijske reakcije - to su reakcije tijekom kojih se atomi ili skupine atoma jedne tvari zamjenjuju atomima ili skupinama atoma druge tvari. U anorganskoj kemiji Te se reakcije odvijaju prema sljedećoj shemi:

AB + C = AC + B.

Na primjer, aktivniji halogeni istiskuju manje aktivne iz spojeva. Interakcija kalijev jodid S klor:

2KI + Cl 2 → 2KCl + I 2.

Mogu se zamijeniti i pojedinačni atomi i molekule.

Na primjer, nakon fuzije manje hlapljivi oksidi istiskuju nestalniji od soli. Da, neisparljiv silicijev oksid istiskuje ugljikov monoksid iz natrijev karbonat kada je spojen:

Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2

U organska kemija Supstitucijske reakcije su reakcije u kojima dio organske molekule zamijenio na druge čestice. U ovom slučaju, supstituirana čestica, u pravilu, kombinira se s dijelom molekule supstituenta.

Na primjer, reakcija kloriranje metana:

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

Po broju čestica i sastavu produkata interakcije ova je reakcija sličnija reakciji izmjene. Štoviše, mehanizmom takva reakcija je reakcija zamjene.

• Reakcije razmjene - to su reakcije tijekom kojih dvoje složene tvari razmijeniti svoje komponente:

AB + CD = AC + BD

Reakcije razmjene uključuju reakcije ionske izmjene teče u otopinama; reakcije koje ilustriraju kiselo-bazna svojstva tvari i drugo.

Primjer reakcije izmjene u anorganskoj kemiji – neutralizacija klorovodične kiseline lužina:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

Primjer reakcije izmjene u organskoj kemiji - alkalna hidroliza kloroetana:

CH3-CH2-Cl + KOH = CH3-CH2-OH + KCl

Klasifikacija kemijskih reakcija prema promjenama oksidacijskog stanja elemenata koji tvore tvari

Promjenom oksidacijskog stanja elemenata kemijske reakcije dijele se na redoks reakcije, i reakcije koje idu bez promjene oksidacijskih stanja kemijski elementi.

• Redoks reakcije (ORR) su reakcije tijekom kojih oksidacijska stanja tvari promijeniti. U ovom slučaju dolazi do razmjene elektroni.

U anorganska kemija Takve reakcije obično uključuju reakcije razgradnje, supstitucije, kombinacije i sve reakcije koje uključuju jednostavne tvari. Za izjednačavanje ORR-a koristi se metoda elektronska vaga(broj danih elektrona mora biti jednak broju primljenih) ili metoda elektron-ionske ravnoteže.

U organska kemija odvojene reakcije oksidacije i redukcije, ovisno o tome što se događa s organskom molekulom.

Reakcije oksidacije u organskoj kemiji su reakcije tijekom kojih smanjuje se broj vodikovih atoma ili se povećava broj atoma kisika u izvornoj organskoj molekuli.

Na primjer, oksidacija etanola pod djelovanjem bakrenog oksida:

CH 3 -CH 2 -OH + CuO → CH 3 -CH=O + H 2 O + Cu

Reakcije oporavka u organskoj kemiji to su reakcije tijekom kojih povećava se broj vodikovih atoma ili smanjuje se broj atoma kisika u organskoj molekuli.

Na primjer, oporavak acetaldehid vodik:

CH 3 -CH=O + H 2 → CH 3 -CH 2 -OH

• Protolitičke i metaboličke reakcije - To su reakcije tijekom kojih se oksidacijska stanja atoma ne mijenjaju.

Na primjer, neutralizacija kaustična soda dušična kiselina:

NaOH + HNO 3 = H 2 O + NaNO 3

Podjela reakcija prema toplinskom učinku

Prema toplinskom učinku reakcije se dijele na egzotermna I endotermički.

Egzotermne reakcije - to su reakcije praćene oslobađanjem energije u obliku topline (+ Q). Takve reakcije uključuju gotovo sve reakcije spojeva.

Iznimke- reakcija dušik S kisik s obrazovanjem dušikov oksid (II) - endotermički:

N 2 + O 2 = 2NO – Q

Plinovita reakcija vodik s tvrdim jod Također endotermički:

H 2 + I 2 = 2HI – Q

Egzotermne reakcije koje proizvode svjetlost nazivaju se reakcijama gori.

Na primjer, izgaranje metana:

CH4 + O 2 = CO 2 + H 2 O

Također egzotermna su:

Endotermne reakcije su reakcije popraćene apsorpcija energije u obliku topline ( —Q ). U pravilu, većina reakcija odvija se uz apsorpciju topline raspad(reakcije koje zahtijevaju produljeno zagrijavanje).

Na primjer, razgradnja vapnenac:

CaCO 3 → CaO + CO 2 – Q

Također endotermički su:

• reakcije hidrolize;
• reakcije koje se javljaju samo pri zagrijavanju;
• reakcije koje se javljaju samona vrlo visokim temperaturama ili pod utjecajem električnog pražnjenja.

Na primjer, pretvorba kisika u ozon:

3O 2 = 2O 3 - Q

U organska kemija Uz apsorpciju topline dolazi do reakcija razgradnje. Na primjer, pucanje pentan:

C 5 H 12 → C 3 H 6 + C 2 H 6 – Q.

Klasifikacija kemijskih reakcija prema agregacijskom stanju tvari koje reagiraju (prema faznom sastavu)

Tvari mogu postojati u tri glavna agregatna stanja - teško, tekućina I plinoviti. Po faznom stanju podijeliti reakcije homogena I heterogena.

• Homogene reakcije - to su reakcije u kojima su reaktanti i produkti u jednoj fazi, a sudaranje reagirajućih čestica događa se u cijelom volumenu reakcijske smjese. Homogene reakcije uključuju interakcije tekućina-tekućina I plin-gas.

Na primjer, oksidacija sumporov dioksid:

2SO 2 (g) + O 2 (g) = 2SO 3 (g)

• Heterogene reakcije - to su reakcije u kojima su reaktanti i produkti u različitim fazama. U tom slučaju dolazi samo do sudara čestica koje reagiraju na kontaktnoj granici faza. Takve reakcije uključuju interakcije plin-tekućina, plin-krutina, krutina-krutina i krutina-tekućina.

Na primjer, interakcija ugljični dioksid I kalcijev hidroksid:

CO 2 (g) + Ca (OH) 2 (otopina) = CaCO 3 (tv) + H 2 O

Za klasifikaciju reakcija prema faznom stanju korisno je znati odrediti fazna stanja tvari. To je prilično lako učiniti koristeći se znanjem o strukturi materije, posebice o.

Tvari sa ionski, atomski ili metal kristalna rešetka , obično teško u normalnim uvjetima; tvari sa molekularna rešetka, obično, tekućine ili plinovi u normalnim uvjetima.

Imajte na umu da kada se zagrijavaju ili hlade, tvari mogu prijeći iz jednog faznog stanja u drugo. U ovom slučaju potrebno je usredotočiti se na uvjete za određenu reakciju i fizička svojstva tvari.

Na primjer, primanje sintezni plin javlja se na vrlo visokim temperaturama pri kojima voda – para:

CH 4 (g) + H2O (g) = CO (g) + 3H 2 (g)

Dakle, parna reforma metan — homogena reakcija.

Podjela kemijskih reakcija prema sudjelovanju katalizatora

Katalizator je tvar koja ubrzava reakciju, ali nije dio produkata reakcije. Katalizator sudjeluje u reakciji, ali se praktički ne troši tijekom reakcije. Konvencionalno, dijagram djelovanja katalizatora DO kada tvari međusobno djeluju A+B može se prikazati na sljedeći način: A + K = AK; AK + B = AB + K.

Ovisno o prisutnosti katalizatora, razlikuju se katalitičke i nekatalitičke reakcije.

• Katalitičke reakcije - to su reakcije koje se odvijaju uz sudjelovanje katalizatora. Na primjer, razgradnja Bertoletove soli: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
• Nekatalitičke reakcije - To su reakcije koje se odvijaju bez sudjelovanja katalizatora. Na primjer, izgaranje etana: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.

Sve reakcije koje se odvijaju u stanicama živih organizama odvijaju se uz sudjelovanje posebnih proteinskih katalizatora - enzima. Takve reakcije nazivaju se enzimske.

O mehanizmu djelovanja i funkcijama katalizatora detaljnije se govori u zasebnom članku.

Klasifikacija reakcija prema smjeru

Reverzibilne reakcije - to su reakcije koje se mogu dogoditi i u smjeru naprijed i unatrag, tj. kada pod danim uvjetima produkti reakcije mogu međusobno djelovati. Reverzibilne reakcije uključuju većinu homogenih reakcija, esterifikacije; reakcije hidrolize; hidrogenacija-dehidrogenacija, hidratacija-dehidracija; proizvodnja amonijaka iz jednostavnih tvari, oksidacija sumporovog dioksida, proizvodnja halogenovodika (osim fluorovodika) i sumporovodika; sinteza metanola; proizvodnja i razgradnja karbonata i bikarbonata itd.

Ireverzibilne reakcije - to su reakcije koje se odvijaju pretežno u jednom smjeru, tj. Produkti reakcije ne mogu međusobno reagirati u tim uvjetima. Primjeri ireverzibilnih reakcija: izgaranje; eksplozivne reakcije; reakcije koje nastaju stvaranjem plina, taloga ili vode u otopinama; otapanje alkalijski metali u vodi; i tako dalje.

Kemijske reakcije- to su procesi kao rezultat kojih iz nekih tvari nastaju druge koje se od njih razlikuju po sastavu i (ili) strukturi.

Klasifikacija reakcija:

ja Prema broju i sastavu reaktanata i produkata reakcije:

1) Reakcije koje se odvijaju bez promjene sastava tvari:

U anorganskoj kemiji to su reakcije transformacije jednih alotropskih modifikacija u druge:

C (grafit) → C (dijamant); P (bijelo) → P (crveno).

U organskoj kemiji to su reakcije izomerizacije - reakcije koje rezultiraju stvaranjem molekula drugih tvari istog kvalitativnog i kvantitativnog sastava iz molekula jedne tvari, t.j. s istim molekularna formula, ali s drugačijom strukturom.

CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH-CH 3

n-butan 2-metilpropan (izobutan)

2) Reakcije koje se javljaju s promjenom sastava tvari:

a) Reakcije spojeva (u organskoj kemiji adicije) - reakcije tijekom kojih dvije ili više tvari tvore jednu složeniju: S + O 2 → SO 2

U organskoj kemiji to su reakcije hidrogenacije, halogenacije, hidrohalogenacije, hidratacije, polimerizacije.

CH 2 = CH 2 + HOH → CH 3 – CH 2 OH

b) Reakcije razgradnje (u organskoj kemiji eliminacija, eliminacija) - reakcije tijekom kojih iz jedne složene tvari nastaje više novih tvari:

CH 3 – CH 2 OH → CH 2 = CH 2 + H 2 O

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2

U organskoj kemiji primjeri reakcija eliminacije su dehidrogenacija, dehidracija, dehidrohalogenacija i krekiranje.

c) Reakcije supstitucije – reakcije tijekom kojih atomi jednostavna tvar zamijeniti atome elementa u složenoj tvari (u organskoj kemiji reaktanti i produkti reakcije često su dvije složene tvari).

CH4 + Cl2 → CH3Cl +HCl; 2Na+ 2H 2 O→ 2NaOH + H 2

Primjeri supstitucijskih reakcija koje nisu popraćene promjenom oksidacijskih stanja atoma vrlo su rijetki. Treba napomenuti reakciju silicijevog oksida sa solima kiselina koje sadrže kisik, koje odgovaraju plinovitim ili hlapljivim oksidima:

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3SaSiO 3 + P 2 O 5

d) Reakcije izmjene - reakcije tijekom kojih dvije složene tvari izmjenjuju svoje komponente:

NaOH + HCl → NaCl + H2O,
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O

II. Promjenom oksidacijskih stanja kemijskih elemenata tvoreći tvari

1) Reakcije koje se javljaju s promjenom oksidacijskih stanja ili ORR:

∙2| N +5 + 3e – → N +2 (proces redukcije, element – ​​oksidans),

∙3| Cu 0 – 2e – → Cu +2 (proces oksidacije, element – ​​redukcijsko sredstvo),

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

U organskoj kemiji:

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

2) Reakcije koje se odvijaju bez promjene oksidacijskih stanja kemijskih elemenata:

Li 2 O + H 2 O → 2LiOH,
HCOOH + CH3OH → HCOOCH3 + H2O

III. Toplinskim učinkom

1) Egzotermne reakcije se odvijaju uz oslobađanje energije:

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

2) Endotermne reakcije se odvijaju uz apsorpciju energije:

SaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

C12H26 → C6H14 + C6H12 - Q

IV. Po agregatno stanje reaktanti

1) Heterogene reakcije - reakcije tijekom kojih su reaktanti i produkti reakcije u različitim agregacijskim stanjima:

Fe(sol) + CuSO 4 (sol) → Cu(sol) + FeSO 4 (sol),
CaC 2 (krutina) + 2H 2 O (l) → Ca(OH) 2 (otopina) + C 2 H 2 (g)

2) Homogene reakcije - reakcije tijekom kojih su reaktanti i produkti reakcije u istom agregacijskom stanju:

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

V. Sudjelovanjem katalizatora

1) Nekatalitičke reakcije koje se odvijaju bez sudjelovanja katalizatora:

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

2) Katalitičke reakcije koje uključuju katalizatore:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

VI. prema

1) Ireverzibilne reakcije odvijaju se u danim uvjetima samo u jednom smjeru:

C 2 H 4 + 3 O 2 → 2CO 2 + 2 H 2 O

2) Reverzibilne reakcije pod ovim uvjetima odvijaju se istovremeno u dva suprotna smjera: N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

VII. Prema mehanizmu tečenja

1) Radikalni mehanizam.

A: B → A· + ·B

Dolazi do homolitičkog (jednakog) cijepanja veze. Tijekom hemolitičkog cijepanja, par elektrona koji tvore vezu dijeli se na takav način da svaka od dobivenih čestica dobije jedan elektron. U tom slučaju nastaju radikali - nenabijene čestice s nesparenim elektronima. Radikali su vrlo reaktivne čestice; reakcije koje uključuju njih odvijaju se u plinovitoj fazi velikom brzinom i često uz eksploziju.

Radikalske reakcije odvijaju se između radikala i molekula nastalih tijekom reakcije:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

Primjeri: reakcije izgaranja organskih i neorganskih tvari organska tvar, sinteza vode, amonijaka, reakcije halogeniranja i nitriranja alkana, izomerizacija i aromatizacija alkana, katalitička oksidacija alkana, polimerizacija alkena, vinil klorid itd.

2) Ionski mehanizam.

A: B → :A - + B +

Dolazi do heterolitičkog (nejednakog) cijepanja veze, pri čemu oba elektrona veze ostaju s jednom od prethodno vezanih čestica. Nastaju nabijene čestice (kationi i anioni).

Ionske reakcije pojavljuju se u otopinama između iona koji već postoje ili su nastali tijekom reakcije.

Na primjer, u anorganskoj kemiji to je interakcija elektrolita u otopini; u organskoj kemiji to su reakcije adicije na alkene, oksidacija i dehidrogenacija alkohola, supstitucija alkoholne skupine i druge reakcije koje karakteriziraju svojstva aldehida i karboksilnih kiselina.

VIII. Prema vrsti energije koja pokreće reakciju:

1) Fotokemijske reakcije nastaju kada su izložene kvantima svjetlosti. Na primjer, sinteza klorovodika, interakcija metana s klorom, proizvodnja ozona u prirodi, procesi fotosinteze itd.

2) Reakcije zračenja pokreću visokoenergetsko zračenje (X-zrake, γ-zrake).

3) Pokreću se elektrokemijske reakcije struja, na primjer, tijekom elektrolize.

4) Termokemijske reakcije pokreću toplinska energija. To uključuje sve endotermne reakcije i mnoge egzotermne reakcije za koje je potrebna toplina za početak.

Ciljevi lekcije. Generalizirati ideju kemijske reakcije kao procesa pretvaranja jedne ili više početnih tvari reagensa u tvari koje se od njih razlikuju po kemijskom sastavu ili strukturi - produkti reakcije. Razmotrimo neke od brojnih klasifikacija kemijskih reakcija prema različitim kriterijima. Pokažite primjenjivost takvih klasifikacija za anorganske i organske reakcije. Otkriti relativnu prirodu različitih vrsta kemijskih reakcija i odnos između različitih klasifikacija kemijskih procesa.

Pojam kemijskih reakcija, njihova klasifikacija prema različitim kriterijima u usporedbi anorganskih i organskih tvari

Kemijska reakcija je promjena tvari u kojoj dolazi do kidanja starih kemijskih veza i stvaranja novih kemijskih veza između čestica (“volumena, iona”) od kojih su građene tvari (slajd 2).

Kemijske reakcije se klasificiraju:
1. Po broju i sastavu reagensa i proizvoda (slajd 3)
a) dekompozicija (slajd 4)
Reakcije razgradnje u organskoj kemiji, za razliku od reakcija razgradnje u anorganskoj kemiji, imaju svoje specifičnosti. Oni se mogu smatrati procesima inverznim adiciji, budući da najčešće rezultiraju stvaranjem višestrukih veza ili ciklusa.
b) veze (slajd 5)
Da bi se podvrgnula reakciji dodavanja, organska molekula mora imati višestruku vezu (ili ciklus), ova će molekula biti glavna (supstrat). Jednostavnija molekula (često anorganska tvar, reagens) dodaje se na mjesto gdje se višestruka veza prekida ili se prsten otvara.
c) zamjene (slajd 6)
Njihova prepoznatljiva značajka je interakcija jednostavne tvari sa složenom. Takve reakcije postoje iu organskoj kemiji.
Međutim, koncept "supstitucije" u organskoj kemiji je širi nego u anorganskoj kemiji. Ako je u molekuli izvorne tvari bilo koji atom ili funkcionalna skupina zamijenjena drugim atomom ili skupinom, to su također reakcije supstitucije, iako s gledišta anorganske kemije taj proces izgleda kao reakcija izmjene.
d) razmjena (uključujući neutralizaciju) (slajd 7)
Preporuča se provesti u obliku laboratorijski rad prema jednadžbama reakcija predloženim u prezentaciji

2. Toplinskim učinkom (slajd 8)
a) endotermna
b) egzotermna (uključujući reakcije izgaranja)
U prezentaciji su predložene reakcije iz anorganske i organske kemije.Reakcije spojeva bit će egzotermne reakcije, a reakcije razgradnje bit će endotermne (relativnost ovog zaključka bit će naglašena rijetkom iznimkom - reakcija dušika s kisikom je endotermna:
N 2 + 0 2 -> 2 NE- Q

3. O korištenju katalizatora (slajd 9)
b) nekatalitički

4. U smjeru (slajd 10)
a) katalitički (uključujući enzimske)
b) nekatalitički

5. Po fazi (slajd 11)
a) homogena
b) heterogeni

6. Promjenom oksidacijskog stanja elemenata koji tvore reagense i produkte (slide 12)
a) redoks
b) bez promjene oksidacijskog stanja
Redoks reakcije u anorganskoj kemiji uključuju sve reakcije supstitucije te one reakcije razgradnje i kombinacije u kojima sudjeluje barem jedna jednostavna tvar. U općenitijoj verziji (uključujući organsku kemiju): sve reakcije koje uključuju jednostavne tvari. Obrnuto, reakcije koje se odvijaju bez promjene oksidacijskih stanja elemenata koji tvore reaktante i produkte reakcije uključuju sve reakcije izmjene.

Učvršćivanje proučavane teme (slajdovi 13-21).

Sažetak lekcije.

Lekcija 2. „Karboksilne kiseline: klasifikacija i nomenklatura, struktura karboksilne skupine, fizikalni, Kemijska svojstva, metode za dobivanje zasićenih monobazičnih karboksilnih kiselina" (Slide 1).

Ciljevi lekcije. Dajte pojam karboksilnih kiselina i njihovu klasifikaciju u usporedbi s mineralnim kiselinama. Razmotrite osnove međunarodnog i trivijalna nomenklatura i izomerija ovog tipa organski spojevi. Analizirati strukturu karboksilne skupine i predvidjeti kemijsko ponašanje karboksilne kiseline. Smatrati opća svojstva karboksilne kiseline u usporedbi sa svojstvima mineralnih kiselina. Dajte ideju o posebnim svojstvima karboksilnih kiselina (reakcije na radikalima i stvaranje funkcionalnih derivata). Upoznati učenike s najkarakterističnijim predstavnicima karboksilnih kiselina i pokazati njihovu važnost u prirodi i životu čovjeka.

Pojam karboksilnih kiselina, njihova klasifikacija prema raznim kriterijima

Karboksilne kiseline- klasa organskih spojeva čije molekule sadrže karboksilnu skupinu - COOH. Sastav zasićenih jednobazičnih karboksilnih kiselina odgovara opća formula(Slajd 2)

Karboksilne kiseline se dijele na:
Na temelju broja karboksilnih skupina karboksilne kiseline dijelimo na (Slide 3):

• monokarboksilna ili monobazna (octena kiselina)
• dikarboksilna ili dibazična (oksalna kiselina)

Ovisno o strukturi ugljikovodičnog radikala na koji je vezana karboksilna skupina, karboksilne kiseline se dijele na:

• alifatski (octeni ili akrilni)
• aliciklički (cikloheksankarboksilni)
• aromatski (benzojev, ftalan)

Primjeri kiselina (Slide 4)

Izomerija i struktura karboksilnih kiselina
1. Izomerija ugljikovog lanca (slajd 5)
2. Izomerija položaja višestruke veze, na primjer:
CH 2 = CH – CH 2 – COOH Buten-3-oična kiselina (viniloctena kiselina)
CH 3 – CH = CH – COOH Buten-2-oična kiselina (krotonska kiselina)

3. Cis-, trans-izomerija, na primjer:

Struktura(Slajd 6)
Karboksilna skupina COOH sastoji se od karbonilne skupine C=O i hidroksilne skupine OH.
U skupini CO atom ugljika nosi djelomični pozitivni naboj i privlači elektronski par atoma kisika u skupini OH. U tom se slučaju gustoća elektrona na atomu kisika smanjuje, i O-H spoj slabi:

Zauzvrat, OH skupina "ugasi" pozitivni naboj na CO skupini.

Fizikalna i kemijska svojstva karboksilnih kiselina
Niže karboksilne kiseline su tekućine oštrog mirisa, visoko topljive u vodi. S povećanjem relativnog Molekularna težina Topljivost kiselina u vodi se smanjuje, a vrelište povećava. Više kiseline, počevši od pelargonske

C 8 H 17 COOH - čvrste tvari, bez mirisa, netopljiv u vodi.
Najvažnija kemijska svojstva karakteristična za većinu karboksilnih kiselina (Slide 7.8):
1) Interakcija s aktivnim metalima:
2 CH 3 COOH + Mg(CH 3 COO) 2 Mg + H 2

2) Interakcija s metalnim oksidima:
2CH3COOH + CaO(CH3COO)2Ca + H2O

3) Interakcija s bazama:
CH3COOH + NaOHCH3COONa + H2O

4) Interakcija sa solima:
CH 3 COOH + NaHCO 3 CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O

5) Interakcija s alkoholima (reakcija esterifikacije):
CH 3 COOH + CH 3 CH 2 OHCH 3 COOCH 2 CH 3 + H 2 O

6) Interakcija s amonijakom:
CH3COOH + NH3CH3COONH 4
Zagrijavanjem amonijevih soli karboksilnih kiselina nastaju njihovi amidi:
CH 3 COONH 4 CH 3 CONH 2 + H 2 O
7) Pod utjecajem SOC l2 karboksilne kiseline prelaze u odgovarajuće kiselinske kloride.
CH 3 COOH + SOC l2 CH 3 COCl + HCl + SO 2

4. Međuklasna izomerija : na primjer: C 4 H 8 O 2
CH 3 – CH 2 – CO – O – CH metil ester propanske kiseline
CH 3 – CO – O – CH 2 – CH 3 etil ester etanske kiseline
C3H 7 – COOH butanska kiselina

(Slajd 9,10)
1. Oksidacija aldehida i primarnih alkohola - opća metoda dobivanje karboksilnih kiselina:

2. Druga uobičajena metoda je hidroliza halogeniranih ugljikovodika koji sadrže tri atoma halogena po atomu ugljika:

3 NaCl
3. Interakcija Grignardovog reagensa s CO2:

4. Hidroliza esteri:

5. Hidroliza kiselinskih anhidrida:

Postupci dobivanja karboksilnih kiselina
Za pojedinačne kiseline Postoje posebne metode dobivanja (slajd 11):
Za dobivanje benzojeva kiselina Možete koristiti oksidaciju monosupstituiranih homologa benzena s kiselom otopinom kalijevog permanganata:

Octena kiselina dobiven u industrijskoj mjeri katalitičkom oksidacijom butana s atmosferskim kisikom:

Mravlja kiselina pripremljen zagrijavanjem ugljikovog(II) monoksida s praškastim natrijevim hidroksidom pod tlakom i obradom dobivenog natrijevog formata jakom kiselinom:

Primjena karboksilnih kiselina(Slajd 12)

Učvršćivanje teme koja se proučava (slajd 13-14).

Klasifikacija kemijskih reakcija u anorganskoj i organskoj kemiji

Kemijske reakcije, odn kemijske pojave, su procesi kao rezultat kojih iz nekih tvari nastaju druge koje se od njih razlikuju po sastavu i (ili) strukturi.

Tijekom kemijskih reakcija nužno dolazi do promjene tvari pri čemu dolazi do kidanja starih i stvaranja novih veza među atomima.

Kemijske reakcije valja razlikovati od nuklearne reakcije. Kao rezultat kemijske reakcije ukupni broj atomi svakog kemijskog elementa i njegov izotopski sastav se ne mijenjaju. Druga stvar nuklearne reakcije- transformacijski procesi atomske jezgre kao rezultat njihove interakcije s drugim jezgrama ili elementarne čestice, na primjer, pretvorba aluminija u magnezij:

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

Klasifikacija kemijskih reakcija je višestruka, tj. može se temeljiti na raznim značajkama. Ali bilo koja od ovih karakteristika može uključivati ​​reakcije između anorganskih i organskih tvari.

Razmotrimo klasifikaciju kemijskih reakcija prema različitim kriterijima.

Klasifikacija kemijskih reakcija prema broju i sastavu reaktanata. Reakcije koje se odvijaju bez promjene sastava tvari

U anorganskoj kemiji takve reakcije uključuju procese dobivanja alotropskih modifikacija jednog kemijskog elementa, na primjer:

$S_((grafit))⇄S_((dijamant))$

$S_((rombični))⇄S_((monoklinski))$

$R_((bijelo))⇄R_((crveno))$

$Sn_((bijeli lim))⇄Sn_((sivi lim))$

$3O_(2(kisik))⇄2O_(3(ozon))$.

U organskoj kemiji ova vrsta reakcije može uključivati ​​reakcije izomerizacije, koje se odvijaju bez promjene ne samo kvalitativnog, već i kvantitativnog sastava molekula tvari, na primjer:

1. Izomerizacija alkana.

Reakcija izomerizacije alkana ima veliki praktični značaj, jer ugljikovodici izostrukture imaju manju sposobnost detonacije.

2. Izomerizacija alkena.

3. Izomerizacija alkina(reakcija A.E. Favorskog).

4. Izomerizacija haloalkana(A.E. Favorsky).

5. Izomerizacija amonijeva cijanata zagrijavanjem.

Ureu je prvi sintetizirao F. Wöhler 1882. izomerizacijom amonijevog cijanata pri zagrijavanju.

Reakcije koje se javljaju s promjenom sastava tvari

Mogu se razlikovati četiri tipa takvih reakcija: kombinacija, razgradnja, supstitucija i izmjena.

1. Reakcije spojeva- To su reakcije u kojima od dvije ili više tvari nastaje jedna složena tvar.

U anorganskoj kemiji čitav niz reakcija spojeva može se razmotriti na primjeru reakcija za proizvodnju sumporne kiseline iz sumpora:

1) dobivanje sumpornog oksida (IV):

$S+O_2=SO_2$ - jedna složena tvar nastaje od dvije jednostavne tvari;

2) dobivanje sumpornog oksida (VI):

$2SO_2+O_2(⇄)↖(t,p,cat.)2SO_3$ - jedna složena tvar nastala je od jednostavnih i složenih tvari;

3) dobivanje sumporne kiseline:

$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ - dvije složene tvari čine jednu složenu tvar.

Primjer reakcije spoja u kojoj jedna složena tvar nastaje iz više od dvije početne tvari je završna faza proizvodnje dušične kiseline:

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

U organskoj kemiji, reakcije spajanja obično se nazivaju reakcijama adicije. Cijeli niz takvih reakcija može se razmotriti na primjeru bloka reakcija koje karakteriziraju svojstva nezasićenih tvari, na primjer etilena:

1) reakcija hidrogenacije - dodavanje vodika:

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

2) reakcija hidratacije - dodavanje vode:

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

3) reakcija polimerizacije:

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

2. Reakcije razgradnje- To su reakcije u kojima iz jedne složene tvari nastaje više novih tvari.

U anorganskoj kemiji čitav niz takvih reakcija može se razmotriti na primjeru bloka reakcija za proizvodnju kisika laboratorijskim metodama:

1) razgradnja živinog (II) oksida:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$ - iz jedne složene tvari nastaju dvije proste;

2) razgradnja kalijevog nitrata:

$2KNO_3(→)↖(t°)2KNO_2+O_2$ - od jedne složene tvari nastaju jedna jednostavna i jedna složena;

3) razgradnja kalijevog permanganata:

$2KMnO_4(→)↖(t°)K_2MnO_4+MnO_2+O_2$ - od jedne složene tvari nastaju dvije složene i jedna prosta, t.j. tri nove tvari.

U organskoj kemiji reakcije razgradnje mogu se razmotriti na primjeru bloka reakcija za proizvodnju etilena u laboratoriju i industriji:

1) reakcija dehidracije (eliminacija vode) etanola:

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

2) reakcija dehidrogenacije (eliminacija vodika) etana:

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

3) reakcija propanskog krekiranja:

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

3. Supstitucijske reakcije- to su reakcije u kojima atomi jednostavne tvari zamjenjuju atome elementa u složenoj tvari.

U anorganskoj kemiji, primjer takvih procesa je blok reakcija koje karakteriziraju svojstva, na primjer, metala:

1) interakcija alkalnih i zemnoalkalijskih metala s vodom:

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

2) interakcija metala s kiselinama u otopini:

$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2$;

3) interakcija metala sa solima u otopini:

$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$

4) metalotermija:

$2Al+Cr_2O_3(→)↖(t°)Al_2O_3+2Cr$.

Predmet proučavanja organske kemije nisu jednostavne tvari, već samo spojevi. Stoga kao primjer reakcije supstitucije navodimo najviše karakteristično svojstvo zasićenih spojeva, posebice metana, sposobnost je njegovih atoma vodika da budu zamijenjeni atomima halogena:

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

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

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

$CHCl_3+Cl_2→(CCl_4)↙(ugljikov tetraklorid)+HCl$.

Drugi primjer je bromiranje aromatski spoj(benzen, toluen, anilin):

Obratimo pozornost na osobitost reakcija supstitucije u organskim tvarima: kao rezultat takvih reakcija ne nastaje jednostavna i složena tvar, kao u anorganskoj kemiji, već dvije složene tvari.

U organskoj kemiji, reakcije supstitucije također uključuju neke reakcije između dvije složene tvari, na primjer, nitriranje benzena:

$C_6H_6+(HNO_3)↙(benzen)(→)↖(H_2SO_4(konc.),t°)(C_6H_5NO_2)↙(nitrobenzen)+H_2O$

To je formalno reakcija razmjene. Činjenica da se radi o reakciji supstitucije postaje jasna tek kada se razmotri njezin mehanizam.

4. Reakcije razmjene- To su reakcije u kojima dvije složene tvari izmjenjuju svoje sastavne dijelove.

Ove reakcije karakteriziraju svojstva elektrolita i u otopinama se odvijaju prema Bertholletovom pravilu, tj. samo ako je rezultat stvaranje taloga, plina ili tvari koja lagano disocira (na primjer, $H_2O$).

U anorganskoj kemiji to može biti blok reakcija koje karakteriziraju, na primjer, svojstva lužina:

1) reakcija neutralizacije koja se javlja stvaranjem soli i vode:

$NaOH+HNO_3=NaNO_3+H_2O$

ili u ionskom obliku:

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

2) reakcija između lužine i soli, koja se javlja uz stvaranje plina:

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

ili u ionskom obliku:

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

3) reakcija između lužine i soli, koja se javlja uz stvaranje taloga:

$CuSO_4+2KOH=Cu(OH)_2↓+K_2SO_4$

ili u ionskom obliku:

$Cu^(2+)+2OH^(-)=Cu(OH)_2↓$

U organskoj kemiji možemo razmotriti blok reakcija koje karakteriziraju, na primjer, svojstva octene kiseline:

1) reakcija koja se javlja stvaranjem slabog elektrolita - $H_2O$:

$CH_3COOH+NaOH⇄NaCH_3COO+H_2O$

$CH_3COOH+OH^(-)⇄CH_3COO^(-)+H_2O$;

2) reakcija koja se odvija stvaranjem plina:

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

3) reakcija koja se javlja stvaranjem taloga:

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

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

Klasifikacija kemijskih reakcija prema promjenama oksidacijskih stanja kemijskih elemenata koji tvore tvari

Reakcije koje nastaju promjenom oksidacijskih stanja elemenata ili redoks reakcije.

To uključuje mnoge reakcije, uključujući sve reakcije supstitucije, kao i one reakcije spajanja i razgradnje u kojima je uključena barem jedna jednostavna tvar, na primjer:

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

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(redukcijsko sredstvo)(→)↖(oksidacija)(Mg)↖(+2)$

$((2H)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oksidans)(→)↖(redukcija)(H_2)↖(0)$

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

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(redukcijsko sredstvo)(→)↖(oksidacija)(Mg)↖(+2)|4|2$

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

Kao što se sjećate, složene redoks reakcije sastavljaju se metodom ravnoteže elektrona:

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

$((Fe)↖(0)-3(e)↖(-))↙(redukcijsko sredstvo)(→)↖(oksidacija)(Fe)↖(+3)|2$

$((S)↖(+6)+2(e)↖(-))↙(oksidans)(→)↖(redukcija)(S)↖(+4)|3$

U organskoj kemiji svijetli primjer Svojstva aldehida mogu poslužiti kao redoks reakcije:

1. Aldehidi se reduciraju u odgovarajuće alkohole:

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

$((C)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oksidans)(→)↖(redukcija)(C)↖(-1)|1$

$((H_2)↖(0)-2(e)↖(-))↙(redukcijsko sredstvo)(→)↖(oksidacija)2(H)↖(+1)|1$

2. Aldehidi se oksidiraju u odgovarajuće kiseline:

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

$((C)↖(+1)-2(e)↖(-))↙(redukcijsko sredstvo)(→)↖(oksidacija)(C)↖(+3)|1$

$(2(Ag)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oksidans)(→)↖(redukcija)2(Ag)↖(0)|1$

Reakcije koje se odvijaju bez promjene oksidacijskih stanja kemijskih elemenata.

To uključuje, na primjer, sve reakcije ionske izmjene, kao i:

• mnoge reakcije spojeva:

$Li_2O+H_2O=2LiOH;$

• mnoge reakcije razgradnje:

$2Fe(OH)_3(→)↖(t°)Fe_2O_3+3H_2O;$

• reakcije esterifikacije:

$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.

Klasifikacija kemijskih reakcija prema toplinskom učinku

Na temelju toplinskog učinka reakcije se dijele na egzotermne i endotermne.

Egzotermne reakcije.

Te se reakcije odvijaju uz oslobađanje energije.

To uključuje gotovo sve reakcije spojeva. Rijetka iznimka je endotermna reakcija sinteze dušikovog oksida (II) iz dušika i kisika i reakcija plinovitog vodika s čvrstim jodom:

$N_2+O_2=2NO - Q$,

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

Egzotermne reakcije koje nastaju oslobađanjem svjetlosti klasificiraju se kao reakcije izgaranja, na primjer:

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

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

Hidrogenacija etilena je primjer egzotermne reakcije:

$CH_2=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3-CH_3+Q$

Radi na sobnoj temperaturi.

Endotermne reakcije

Te se reakcije odvijaju uz apsorpciju energije.

Očito, to uključuje gotovo sve reakcije razgradnje, na primjer:

a) kalcinacija vapnenca:

$CaCO_3(→)↖(t°)CaO+CO_2-Q;$

b) krekiranje butana:

Količina energije oslobođena ili apsorbirana kao rezultat reakcije naziva se toplinski učinak reakcije, a jednadžba kemijske reakcije koja pokazuje taj učinak naziva se termokemijska jednadžba, Na primjer:

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

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

Klasifikacija kemijskih reakcija prema agregacijskom stanju reagirajućih tvari (fazni sastav)

Heterogene reakcije.

To su reakcije u kojima su reaktanti i produkti reakcije u različitim agregacijskim stanjima (u različitim fazama):

$2Al_((t))+3CuCl_(2(sol))=3Cu_((t))+2AlCl_(3(sol))$,

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

Homogene reakcije.

To su reakcije u kojima su reaktanti i produkti reakcije u istom agregacijskom stanju (u istoj fazi):

Podjela kemijskih reakcija prema sudjelovanju katalizatora

Nekatalitičke reakcije.

Događaju se nekatalitičke reakcije bez sudjelovanja katalizatora:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$,

$C_2H_4+3O_2(→)↖(t°)2CO_2+2H_2O$.

Katalitičke reakcije.

U tijeku su katalitičke reakcije uz sudjelovanje katalizatora:

$2KClO_3(→)↖(MnO_2,t°)2KCl+3O_2,$

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

Budući da se sve biološke reakcije koje se odvijaju u stanicama živih organizama odvijaju uz sudjelovanje posebnih bioloških katalizatora proteinske prirode - enzima, sve su one katalitičke ili, točnije, enzimski.

Treba napomenuti da više od 70%$ kemijske industrije koristi katalizatore.

Klasifikacija kemijskih reakcija prema smjeru

Ireverzibilne reakcije.

Ireverzibilne reakcije teče pod tim uvjetima samo u jednom smjeru.

Tu spadaju sve reakcije izmjene praćene stvaranjem taloga, plina ili blago disocirajuće tvari (vode), te sve reakcije izgaranja.

Reverzibilne reakcije.

Reverzibilne reakcije pod ovim uvjetima odvijaju se istovremeno u dva suprotna smjera.

Ogromna većina takvih reakcija je.

U organskoj kemiji znak reverzibilnosti odražavaju antonimi procesa:

• hidrogenacija - dehidrogenacija;
• hidratacija - dehidracija;
• polimerizacija – depolimerizacija.

Sve reakcije esterifikacije (suprotan proces, kao što znate, naziva se hidroliza) i hidrolize proteina, estera, ugljikohidrata i polinukleotida su reverzibilne. Reverzibilnost je temelj najvažnijeg procesa u živom organizmu - metabolizma.

Kemijske reakcije- to su procesi kao rezultat kojih iz nekih tvari nastaju druge koje se od njih razlikuju po sastavu i (ili) strukturi.

Klasifikacija reakcija:

1. 
   Prema broju i sastavu reaktanata i produkata reakcije:

1. 
   Reakcije koje se odvijaju bez promjene sastava tvari:

U anorganskoj kemiji to su reakcije transformacije jednih alotropskih modifikacija u druge:

C (grafit) → C (dijamant); P (bijelo) → P (crveno).

U organskoj kemiji to su reakcije izomerizacije - reakcije koje rezultiraju stvaranjem molekula drugih tvari istog kvalitativnog i kvantitativnog sastava iz molekula jedne tvari, t.j. s istom molekularnom formulom, ali različitom strukturom.

CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH-CH 3

n-butan 2-metilpropan (izobutan)

1. 
   Reakcije koje se javljaju s promjenom sastava tvari:

a) Reakcije spojeva (u organskoj kemiji adicije) - reakcije tijekom kojih dvije ili više tvari tvore jednu složeniju: S + O 2 → SO 2

U organskoj kemiji to su reakcije hidrogenacije, halogenacije, hidrohalogenacije, hidratacije, polimerizacije.

CH 2 = CH 2 + HOH → CH 3 – CH 2 OH

b) Reakcije razgradnje (u organskoj kemiji eliminacija, eliminacija) - reakcije tijekom kojih iz jedne složene tvari nastaje više novih tvari:

CH 3 – CH 2 OH → CH 2 = CH 2 + H 2 O

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2

U organskoj kemiji primjeri reakcija eliminacije su dehidrogenacija, dehidracija, dehidrohalogenacija i krekiranje.

c) Reakcije supstitucije - reakcije tijekom kojih atomi jednostavne tvari zamjenjuju atome nekog elementa u složenoj tvari (u organskoj kemiji reaktanti i produkti reakcije često su dvije složene tvari).

CH4 + Cl2 → CH3Cl +HCl; 2Na+ 2H 2 O→ 2NaOH + H 2

Primjeri supstitucijskih reakcija koje nisu popraćene promjenom oksidacijskih stanja atoma vrlo su rijetki. Treba napomenuti reakciju silicijevog oksida sa solima kiselina koje sadrže kisik, koje odgovaraju plinovitim ili hlapljivim oksidima:

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3SaSiO 3 + P 2 O 5

d) Reakcije izmjene - reakcije tijekom kojih dvije složene tvari izmjenjuju svoje komponente:

NaOH + HCl → NaCl + H2O,
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O

1. 
   Promjenom oksidacijskih stanja kemijskih elemenata tvoreći tvari

1. 
   Reakcije koje se javljaju s promjenom oksidacijskih stanja ili ORR:

∙2| N +5 + 3e – → N +2 (proces redukcije, element – ​​oksidans),

∙3| Cu 0 – 2e – → Cu +2 (proces oksidacije, element – ​​redukcijsko sredstvo),

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

U organskoj kemiji:

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

1. 
   Reakcije koje se odvijaju bez promjene oksidacijskih stanja kemijskih elemenata:

Li 2 O + H 2 O → 2LiOH,
HCOOH + CH3OH → HCOOCH3 + H2O

1. 
   Toplinskim učinkom

1. 
   Egzotermne reakcije nastaju uz oslobađanje energije:

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

1. 
   Apsorpcijom energije odvijaju se endotermne reakcije:

SaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

C12H26 → C6H14 + C6H12 - Q

1. 
   Prema agregatnom stanju tvari koje reagiraju

1. 
   Heterogene reakcije su reakcije tijekom kojih su reaktanti i produkti reakcije u različitim agregacijskim stanjima:

Fe(sol) + CuSO 4 (sol) → Cu(sol) + FeSO 4 (sol),
CaC 2 (krutina) + 2H 2 O (l) → Ca(OH) 2 (otopina) + C 2 H 2 (g)

1. 
   Homogene reakcije su reakcije tijekom kojih su reaktanti i produkti reakcije u istom agregacijskom stanju:

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

1. 
   Sudjelovanjem katalizatora

1. 
   Nekatalitičke reakcije koje se odvijaju bez sudjelovanja katalizatora:

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

1. 
   Katalitičke reakcije koje uključuju katalizatore:

MnO2

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

1. 
   prema

1. 
   Ireverzibilne reakcije odvijaju se u ovim uvjetima samo u jednom smjeru:

C 2 H 4 + 3 O 2 → 2CO 2 + 2 H 2 O

1. 
   Reverzibilne reakcije pod ovim uvjetima odvijaju se istovremeno u dva suprotna smjera: N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

1. 
   Prema mehanizmu tečenja

1. 
   Radikalni mehanizam.

A: B → A· + ·B

Dolazi do homolitičkog (jednakog) cijepanja veze. Tijekom hemolitičkog cijepanja, par elektrona koji tvore vezu dijeli se na takav način da svaka od dobivenih čestica dobije jedan elektron. U tom slučaju nastaju radikali - nenabijene čestice s nesparenim elektronima. Radikali su vrlo reaktivne čestice; reakcije koje uključuju njih odvijaju se u plinovitoj fazi velikom brzinom i često uz eksploziju.

Radikalske reakcije odvijaju se između radikala i molekula nastalih tijekom reakcije:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

Primjeri: reakcije izgaranja organskih i anorganske tvari, sinteza vode, amonijaka, reakcije halogeniranja i nitriranja alkana, izomerizacija i aromatizacija alkana, katalitička oksidacija alkana, polimerizacija alkena, vinil klorid itd.

1. 
   Ionski mehanizam.

A: B → :A - + B +

Dolazi do heterolitičkog (nejednakog) cijepanja veze, pri čemu oba elektrona veze ostaju s jednom od prethodno vezanih čestica. Nastaju nabijene čestice (kationi i anioni).

Ionske reakcije odvijaju se u otopinama između iona koji su već prisutni ili nastali tijekom reakcije.

Na primjer, u anorganskoj kemiji to je interakcija elektrolita u otopini; u organskoj kemiji to su reakcije adicije na alkene, oksidacija i dehidrogenacija alkohola, supstitucija alkoholne skupine i druge reakcije koje karakteriziraju svojstva aldehida i karboksilnih kiselina.

1. 
   Prema vrsti energije koja pokreće reakciju:

1. 
   Fotokemijske reakcije nastaju pri izlaganju kvantima svjetlosti. Na primjer, sinteza klorovodika, interakcija metana s klorom, proizvodnja ozona u prirodi, procesi fotosinteze itd.
2. 
   Reakcije zračenja pokreću visokoenergetsko zračenje (X-zrake, γ-zrake).
3. 
   Elektrokemijske reakcije pokreću električna struja, kao što je elektroliza.
4. 
   Termokemijske reakcije pokreću toplinska energija. To uključuje sve endotermne reakcije i mnoge egzotermne reakcije za koje je potrebna toplina za početak.