Реакції заміщення у неорганічній хімії. Класифікація хімічних реакцій в органічній та неорганічній хімії. Карбонові кислоти. Іонні реакції йдуть між іонами, що вже є або утворюються в ході реакції.

Щоб користуватися попереднім переглядом презентацій, створіть собі обліковий запис Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com

Підписи до слайдів:

Класифікація хімічних реакцій

Хімічні реакції - хімічні процеси, в результаті яких з одних речовин утворюються інші, що відрізняються від них за складом і (або) будовою. При хімічних реакціях обов'язково відбувається зміна речовин, у якому рвуться старі та утворюються нові зв'язки між атомами. Ознаки хімічних реакцій: Виділяється газ Випаде осад 3) Відбувається зміна забарвлення речовин Виділяється або поглинається тепло, світло

Хімічні реакції в не органічної хімії

Хімічні реакції у неорганічній хімії

Хімічні реакції у неорганічній хімії 1. За зміною ступенів окиснення хімічних елементів: Окисно-відновні реакції: Окисно-відновні реакції - це реакції, що йдуть зі зміною ступенів окиснення елементів. Міжмолекулярна - це реакція, що йде зі зміною ступеня окиснення атомів у різних молекулах. -2 +4 0 2H 2 S + H 2 SO 3 → 3S + 3H 2 O +2 -1 +2.5 -2 2Na 2 S 2 O 3 + H 2 O 2 → Na 2 S 4 O 6 + 2NaOH

Хімічні реакції в неорганічній хімії 1. За зміною ступенів окиснення хімічних елементів, що утворюють речовини: Окисно-відновні реакції: 2. Внутрішньомолекулярна - це реакція, що йде зі зміною ступеня окиснення різних атомів в одній молекулі. Диспропорціонування - це реакція, що йде з одночасним збільшенням і зменшенням ступеня окиснення атомів одного і того ж елемента. +1 +5 -1 3NaClO → NaClO 3 + 2NaCl

2.1. Реакції, що йдуть без зміни складу речовин У неорганічній хімії до таких реакцій можна віднести процеси отримання алотропних модифікацій одного хімічного елемента, наприклад: С (графіт) С (алмаз) 3О 2 (кисень) 2О 3 (озон) Sn (біле олово) Sn ( сіре олово) S (ромбічна) S (пластична) P (червоний) P (білий) Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин:

Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин: 2.2. Реакції, що йдуть зі зміною складу речовини Реакції сполуки – це реакції, за яких із двох і більше речовин утворюється одна складна речовина. У неорганічній хімії все різноманіття реакції сполуки можна розглянути на прикладі реакції одержання сірчаної кислоти із сірки: а) одержання оксиду сірки(IV): S + O 2  SO 2 - з двох простих речовин утворюється одна складна; б) одержання оксиду сірки(VI) ) : 2 SO 2 + O 2 2SO 3 - з простої та складної речовин утворюється одна складна, в) отримання сірчаної кислоти: SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 - з двох складних речовин утворюється одна складна.

Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин: 2. Реакції розкладання – це такі реакції, при яких з однієї складної речовини утворюється кілька нових речовин. У неорганічній хімії все різноманіття таких реакцій можна розглянути на блоці реакцій одержання кисню лабораторними способами: а) розкладання оксиду ртуті(II) : 2HgO  t 2Hg + O 2  - з однієї складної речовини утворюються дві прості. б) розкладання нітрату калію: 2KNO 3  t 2KNO 2 + O 2  - з однієї складної речовини утворюються одна проста і одна складна. в) розкладання перманганату калію: 2 KMnO 4 → t K 2 MnO 4 + MnO 2 +O 2 - з однієї складної речовини утворюються дві складні та одне просте.

Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин: 3. Реакції заміщення – це такі реакції, внаслідок яких атоми простої речовинизамінюють атоми якогось елемента в складній речовині. У неорганічній хімії прикладом таких процесів може бути блок реакцій, що характеризують властивості металів: а) взаємодія лужних або лужноземельних металів з водою: 2 Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2  Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2  б) взаємодія металів із кислотами у розчині: Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2  в) взаємодія металів із солями у розчині: Fe + Cu SO 4 = FeSO 4 + Cu г) металотермія: 2Al + Cr 2 O 3  t Al 2 O 3 + 2Cr

4. Реакції обміну – це такі реакції, за яких два складні речовиниЦі реакції характеризують властивості електролітів і в розчинах протікають за правилом Бертолле, тобто тільки в тому випадку, якщо в результаті утворюється осад, газ або малодисоціююча речовина (наприклад, Н 2 О). У неорганічній це може бути блок реакцій, що характеризують властивості лугів: а) реакція нейтралізації, що йде з утворенням солі та води: NaOH + HNO 3 = NaNO 3 + H 2 O або в іонному вигляді: ВІН - + Н + = Н 2 Про б ) реакція між лугом і сіллю, що йде з утворенням газу: 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 = CaCl 2 + 2NH 3  + 2 H 2 O в) реакція між лугом і сіллю, що йде з утворенням осаду: Сі SO 4 + 2KOH = Cu(OH) 2  + K 2 SO 4 Хімічні реакції в неорганічній хімії 2. За кількістю та складом реагуючих речовин:

Хімічні реакції у неорганічній хімії 3. По тепловому ефекту: 3.1. Екзотермічні реакції: Екзотермічні реакції - це реакції, що протікають із виділенням енергії у зовнішнє середовище. До них відносяться майже всі реакції з'єднання. Екзотермічні реакції, що протікають з виділенням світла, відносять до реакцій горіння, наприклад: 4Р + 5О 2 = 2Р 2 О 5 + Q 3.2. Ендотермічні реакції: Ендотермічні реакції – це реакції, що протікають із поглинанням енергії у зовнішнє середовище. До них відносяться майже всі реакції розкладання, наприклад: Випал вапняку: СаСО 3 t CaO + CO 2  - Q

Хімічні реакції у неорганічній хімії 4. Оборотність процесу: 4.1. Необоротні реакції: Необоротні реакції протікають у цих умовах лише в одному напрямку. До таких реакцій можна віднести всі реакції обміну, що супроводжуються утворенням осаду, газу або малодисоціюючої речовини (води) і всі реакції горіння: S + O 2 SO 2 ; 4 P + 5O 2  2P 2 O 5 ; Си SO 4 + 2KOH  Cu(OH) 2  + K 2 SO 4 4.2. Оборотні реакції: Оборотні реакції в даних умовах протікають одночасно у двох протилежних напрямках. Таких реакцій переважна більшість. Наприклад: 2 SO 2 + O 2 2SO 3 N 2 +3H 2 2NH 3

Каталізатори - це речовини, що беруть участь у хімічній реакції і змінюють її швидкість або напрямок, але після закінчення реакції залишаються незмінними якісно та кількісно. 5.1. Некаталітичні реакції: Некаталітичні реакції - це реакції, що йдуть без участі каталізатора: 2HgO t 2Hg + O 2 2Al + 6HCl t 2AlCl 3 + 3H 2 5.2.Каталітичні реакції: каталітичні реакції - це реакції, ,MnO 2 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2  P,t CO + NaOH  H-CO-ONa Хімічні реакції у неорганічній хімії 5 . Участь каталізатора

Хімічні реакції у неорганічній хімії 6 . Наявність поверхні поділу фаз 6.1. Гетерогенні реакції: Гетерогенні реакції – це реакції, в яких реагуючі речовини та продукти реакції знаходяться в різних агрегатних станах (у різних фазах): FeO(т) + СО(г)  Fe(т) + СО 2 (г) + Q 2 Al(т) + 3С u С l 2 (р-р) = 3С u(т) + 2AlCl 3 (р-р) CaC 2 (т) + 2H 2 O (ж) = C 2 H 2  + Ca( OH) 2 (р-р) 6.2. Гомогенні реакції: Гомогенні реакції – це реакції, в яких реагуючі речовини та продукти реакції знаходяться в одному агрегатному стані(в одній фазі): 2С 2 Н 6 (г) + 7О 2 (г)  4СО 2 (г) + 6Н 2 О(г) 2 SO 2 (г) + O 2 (г) = 2SO 3 (г) + QH 2 (г) + F 2 (г) = 2HF (г)

Класифікація хімічних реакцій у неорганічній та органічній хімії

Хімічні реакції, або хімічні явища, - це процеси, в результаті яких з одних речовин утворюються інші, що відрізняються від них за складом та (або) будовою.

При хімічних реакціях обов'язково відбувається зміна речовин, у якому рвуться старі та утворюються нові зв'язки між атомами.

Хімічні реакції слід відрізняти від ядерних реакційВнаслідок хімічної реакції загальне числоатомів кожного хімічного елемента та його ізотопний склад не змінюються. Інша справа ядерні реакції- процеси перетворення атомних ядерв результаті їх взаємодії з іншими ядрами або елементарними частинками, наприклад, перетворення алюмінію на магній:

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

Класифікація хімічних реакцій багатопланова, тобто. в її основу можуть бути покладені різні ознаки. Але під будь-якою з таких ознак можуть бути віднесені реакції між неорганічними, так і між органічними речовинами.

Розглянемо класифікацію хімічних реакцій за різними ознаками.

Класифікація хімічних реакцій за кількістю та складом реагуючих речовин. Реакції, що йдуть без зміни складу речовини

У неорганічній хімії до таких реакцій можна віднести процеси одержання алотропних модифікацій одного хімічного елемента, наприклад:

$С_((графіт))⇄С_((алмаз))$

$S_((ромбічна))⇄S_((моноклінова))$

$Р_((білий))⇄Р_((червоний))$

$Sn_((біле олово))⇄Sn_((сіре олово))$

$3О_(2(кисень))⇄2О_(3(озон))$.

В органічній хімії до цього типу реакцій можуть бути віднесені реакції ізомеризації, які йдуть без зміни як якісного, а й кількісного складу молекул речовин, наприклад:

1. Ізомеризація алканів.

Реакція ізомеризації алканів має велике практичного значення, т.к. вуглеводні изостроения мають меншу здатність до детонації.

2. Ізомеризація алкенів.

3. Ізомеризація алкінів(Реакція А. Є. Фаворського).

4. Ізомеризація галогеналканів(А. Є. Фаворський).

5. Ізомеризація ціанату амонію при нагріванні.

Вперше сечовина була синтезована Ф. Велером в 1882 ізомеризацією ціанату амонію при нагріванні.

Реакції, що йдуть зі зміною складу речовини

Можна виділити чотири типи таких реакцій: з'єднання, розкладання, заміщення та обміну.

1. Реакції з'єднання— це такі реакції, за яких із двох і більше речовин утворюється одна складна речовина.

У неорганічній хімії все різноманіття реакцій сполуки можна розглянути на прикладі реакцій одержання сірчаної кислоти із сірки:

1) одержання оксиду сірки (IV):

$S+O_2=SO_2$ — із двох простих речовин утворюється одна складна;

2) одержання оксиду сірки (VI):

$2SO_2+O_2(⇄)↖(t,p,кат.)2SO_3$ - з простого та складного речовин утворюється одна складна;

3) одержання сірчаної кислоти:

$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ — із двох складних речовин утворюється одна складна.

Прикладом реакції з'єднання, при якій одна складна речовина утворюється більш ніж з двох вихідних, може бути заключна стадія отримання азотної кислоти:

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

В органічній хімії реакції сполуки прийнято називати реакціями приєднання. Все різноманіття таких реакцій можна розглянути на прикладі блоку реакцій, що характеризують властивості ненасичених речовин, наприклад:

1) реакція гідрування - приєднання водню:

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

2) реакція гідратації - приєднання води:

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

3) реакція полімеризації:

$(nCH_2=CH_2)↙(етилен)(→)↖(p,кат.,t°)((-CH_2-CH_2-)_n)↙(поліетилен)$

2. Реакції розкладання- Це такі реакції, при яких з однієї складної речовини утворюється кілька нових речовин.

У неорганічній хімії все різноманіття таких реакцій можна розглянути на прикладі блоку реакцій одержання кисню лабораторними способами:

1) розкладання оксиду ртуті (II):

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$ — з однієї складної речовини утворюються дві прості;

2) розкладання нітрату калію:

$2KNO_3(→)↖(t°)2KNO_2+O_2$ — з однієї складної речовини утворюються одна проста і одна складна;

3) розкладання перманганату калію:

$2KMnO_4(→)↖(t°)K_2MnO_4+MnO_2+O_2$ — з однієї складної речовини утворюються дві складні і одна проста, тобто. три нових речовини.

В органічній хімії реакції розкладання можна розглянути на прикладі блоку реакцій одержання етилену в лабораторії та промисловості:

1) реакція дегідратації (відщеплення води) етанолу:

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

2) реакція дегідрування (відщеплення водню) етану:

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

3) реакція крекінгу (розщеплення) пропану:

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

3. Реакції заміщення— це такі реакції, внаслідок яких атоми простої речовини замінюють атоми будь-якого елемента у складній речовині.

У неорганічній хімії прикладом таких процесів може бути блок реакцій, що характеризують властивості, наприклад, металів:

1) взаємодія лужних та лужноземельних металів з водою:

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

2) взаємодія металів із кислотами в розчині:

$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2$;

3) взаємодія металів із солями в розчині:

$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$

4) металотермія:

$2Al+Cr_2O_3(→)↖(t°)Al_2O_3+2Cr$.

Предметом вивчення органічної хімії є прості речовини, лише сполуки. Тому як приклад реакції заміщення наведемо найбільше характерна властивістьграничних сполук, зокрема метану, здатність його атомів водню заміщуватися на атоми галогену:

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

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

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

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

Інший приклад - бромування ароматичного з'єднання (бензолу, толуолу, аніліну):

Звернемо увагу на особливість реакцій заміщення у органічних речовин: у результаті таких реакцій утворюються не просте і складне речовини, як у неорганічній хімії, а дві складні речовини.

В органічній хімії до реакцій заміщення відносять деякі реакції між двома складними речовинами, наприклад, нітрування бензолу:

$C_6H_6+(HNO_3)↙(бензол)(→)↖(H_2SO_4(конц.),t°)(C_6H_5NO_2)↙(нітробензол)+H_2O$

Вона є формально реакцією обміну. Те, що це реакція заміщення, стає зрозумілим лише під час розгляду її механізму.

4. Реакції обміну— це такі реакції, у яких дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинами.

Ці реакції характеризують властивості електролітів й у розчинах протікають за правилом Бертолле, тобто. тільки в тому випадку, якщо в результаті утворюється осад, газ або малодисоціююча речовина (наприклад, $Н_2О$).

У неорганічній хімії це може бути блок реакцій, що характеризують, наприклад, властивості лугів:

1) реакція нейтралізації, що йде з утворенням солі та води:

$NaOH+HNO_3=NaNO_3+H_2O$

або в іонному вигляді:

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

2) реакція між лугом і сіллю, що йде з утворенням газу:

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

або в іонному вигляді:

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

3) реакція між лугом і сіллю, що йде з утворенням осаду:

$CuSO_4+2KOH=Cu(OH)_2↓+K_2SO_4$

або в іонному вигляді:

$Cu^(2+)+2OH^(-)=Cu(OH)_2↓$

В органічній хімії можна розглянути блок реакцій, що характеризують, наприклад, властивості оцтової кислоти:

1) реакція, що йде з утворенням слабкого електроліту - $ H_2O $:

$CH_3COOH+NaOH⇄NaCH_3COO+H_2O$

$CH_3COOH+OH^(-)⇄CH_3COO^(-)+H_2O$;

2) реакція, що йде з утворенням газу:

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

3) реакція, що йде з утворенням осаду:

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

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

Класифікація хімічних реакцій щодо зміни ступенів окиснення хімічних елементів, що утворюють речовини

Реакції, що йдуть зі зміною ступенів окиснення елементів, або окиснювально-відновлювальні реакції.

До них відноситься безліч реакцій, у тому числі всі реакції заміщення, а також ті реакції з'єднання та розкладання, в яких бере участь хоча б одна проста речовина, наприклад:

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

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(відновник)(→)↖(окислення)(Mg)↖(+2)$

$((2H)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(окислювач)(→)↖(відновлення)(H_2)↖(0)$

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

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(відновник)(→)↖(окислення)(Mg)↖(+2)|4|2$

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

Як ви пам'ятаєте, складні окиснювально-відновні реакції складаються за допомогою методу електронного балансу:

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

$((Fe)↖(0)-3(e)↖(-))↙(відновник)(→)↖(окислення)(Fe)↖(+3)|2$

$((S)↖(+6)+2(e)↖(-))↙(окислювач)(→)↖(відновлення)(S)↖(+4)|3$

В органічній хімії яскравим прикладомокисно-відновних реакцій можуть бути властивості альдегідів:

1. Альдегіди відновлюються у відповідні спирти:

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(H_2)↖(0))↙(\text"оцтовий альдегід") (→)↖(Ni,t°)(CH_3-(C)↖(-1)(H_2)↖(+1)(O)↖(-2)(H)↖(+1))↙(\text "етиловий спирт")

$((C)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(окислювач)(→)↖(відновлення)(C)↖(-1)|1$

$((H_2)↖(0)-2(e)↖(-))↙(відновник)(→)↖(окислення)2(H)↖(+1)|1$

2. Альдегіди окислюються у відповідні кислоти:

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

$((C)↖(+1)-2(e)↖(-))↙(відновник)(→)↖(окислення)(C)↖(+3)|1$

$(2(Ag)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(окислювач)(→)↖(відновлення)2(Ag)↖(0)|1$

Реакції, що йдуть без зміни ступенів окиснення хімічних елементів.

До них, наприклад, відносяться всі реакції іонного обміну, а також:

багато реакцій сполуки:

$Li_2O+H_2O=2LiOH;$

багато реакцій розкладання:

$2Fe(OH)_3(→)↖(t°)Fe_2O_3+3H_2O;$

реакції етерифікації:

$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.

Класифікація хімічних реакцій щодо теплового ефекту

По тепловому ефекту реакції ділять на екзотермічні та ендотермічні.

Екзотермічні реакції.

Ці реакції протікають із виділенням енергії.

До них відносяться майже всі реакції з'єднання. Рідкісний виняток становлять ендотермічні реакції синтезу оксиду азоту (II) з азоту та кисню та реакція газоподібного водню з твердим йодом:

$N_2+O_2=2NO - Q$,

$H_(2(г))+I(2(т))=2HI - Q$.

Екзотермічні реакції, які протікають із виділенням світла, відносять до реакцій горіння, наприклад:

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

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

Гідрування етилену - приклад екзотермічної реакції:

$CH_2=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3-CH_3+Q$

Вона йде за кімнатної температури.

Ендотермічні реакції

Ці реакції протікають із поглинанням енергії.

Очевидно, що до них відносяться майже всі реакції розкладання, наприклад:

а) випалення вапняку:

$CaCO_3(→)↖(t°)CaO+CO_2-Q;$

б) крекінг бутану:

Кількість виділеної або поглиненої в результаті реакції енергії називають тепловим ефектом реакції, а рівняння хімічної реакції із зазначенням цього ефекту називають термохімічним рівнянням, наприклад:

$H_(2(г))+Cl_(2(г))=2HCl_((г))+92.3 кДж,$

$N_(2(г))+О_(2(г))=2NO_((г)) - 90.4 кДж$.

Класифікація хімічних реакцій щодо агрегатного стану реагуючих речовин (фазового складу)

Гетерогенні реакції.

Це реакції, в яких реагуючі речовини та продукти реакції знаходяться у різних агрегатних станах (у різних фазах):

$2Al_((т))+3CuCl_(2(р-р))=3Cu_((т))+2AlCl_(3(р-р))$,

$СаС_(2(т))+2Н_2О_((ж))=С_2Н_2+Са(ОН)_(2(р-р))$.

Гомогенні реакції.

Це реакції, в яких реагуючі речовини та продукти реакції знаходяться в одному агрегатному стані (в одній фазі):

Класифікація хімічних реакцій за участю каталізатора

Некаталітичні реакції.

Некаталітичні реакції йдуть без участі каталізатора:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$,

$C_2H_4+3O_2(→)↖(t°)2CO_2+2H_2O$.

Каталітичні реакції.

Каталітичні реакції йдуть за участю каталізатора:

$2KClO_3(→)↖(MnO_2,t°)2KCl+3O_2,$

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

Оскільки всі біологічні реакції, що протікають у клітинах живих організмів, йдуть за участю особливих біологічних каталізаторів білкової природи - ферментів, всі вони відносяться до каталітичних або, точніше, ферментативним.

Слід зазначити, що понад $70% хімічних виробництв використовують каталізатори.

Класифікація хімічних реакцій за напрямком

Необоротні реакції.

Необоротні реакції протікають у цих умовах лише одному напрямку.

До них можна віднести всі реакції обміну, що супроводжуються утворенням осаду, газу або малодисоціюючої речовини (води), і всі реакції горіння.

Оборотні реакції.

Оборотні реакції в даних умовах протікають одночасно у двох протилежних напрямках.

Таких реакцій переважна більшість.

В органічній хімії ознака оборотності відображають назви-антоніми процесів:

гедрування – дегідрування;
гідратація – дегідратація;
полімеризація – деполімеризація.

Зворотні всі реакції етерифікації (протилежний процес, як ви знаєте, носить назву гідролізу) і гідролізу білків, складних ефірів, вуглеводів, полінуклеотидів Оборотність лежить в основі найважливішого процесу в живому організмі - обміну речовин.

Кожен учитель стикається з проблемою нестачі навчального часу. Точніше навіть не стикається, а постійно працює за умов його хронічного нестачі. Причому з роками останній неухильно збільшується внаслідок ущільнення навчального матеріалу, скорочення кількості годин, що відводяться на вивчення хімії, та ускладнення завдань навчання, покликаного забезпечувати різнобічний розвиваючий вплив на особистість учня.

Для вирішення цього постійно посилюється протиріччя важливо, з одного боку, переконливо розкрити перед учнем значимість освіти, необхідність особистісної зацікавленості у ньому та перспективності саморуху у його придбанні. З іншого боку – інтенсифікувати здійснюваний у шкільництві навчально – виховний процес (УВП). Першого можна досягти в тому випадку, якщо навчання буде побудовано так, що учень ЗАХОЧЕ і ЗМОЖЕ усвідомити себе СУБ'ЄКТОМ ВЧЕННЯ, тобто таким учасником УВП, який розуміє та приймає його цілі, володіє способами їх досягнення та прагне розширення спектра цих способів. Таким чином, провідними умовами перетворення учня на суб'єкт вчення (в рамках предметного навчання хімії) є його компетентність у змісті аналізованих навчальних питань та способи оволодіння ним та орієнтація на досягнення цілісних знань з предмета.

Завантажити:

Попередній перегляд:

Класифікація хімічних реакцій у неорганічній та органічній хімії.

/на допомогу молодому вчителю/

Ціль: систематизувати знання учнів про підходи до класифікації хімічних реакцій. Освітні завдання: · повторити та узагальнити відомості про класифікацію хімічних реакцій за ознакою – числу вихідних та отриманих речовин; розглянути закони збереження маси речовин та енергії при хімічних реакціях як окремий випадокпрояви загального закону природи

Виховні завдання: · Довести провідну роль теорії у пізнанні практики; · показати учням взаємозв'язок протилежних процесів; · Довести матеріальність досліджуваних процесів;

Розвиваючі завдання: · Розвиток логічного мислення шляхом порівняння, узагальнення, аналізу, систематизації.

Тип уроку: урок комплексного застосування знань.

Методи та прийоми: бесіда, письмова робота, фронтальне опитування.

Хід уроку I. Організаційний момент

ІІ. Мотивація навчальної діяльностіучнів, повідомлення теми, мети, завдань уроку.

ІІІ. Перевірка знань учнями фактичного матеріалу.

Фронтальна бесіда: 1. Які типи хімічних реакцій вам відомі? (Реакції розкладання, з'єднання, заміщення та обміну). 2. Дайте визначення реакції розкладання? (Реакції розкладання – реакції, при яких з однієї складної речовини утворюються дві і нові простих або менш складних речовин). 3. Дайте визначення реакції з'єднання? (Реакції сполуки – реакції, при яких дві або кілька речовин утворюють одну складнішу речовину). 4. Дайте визначення реакції заміщення? (Реакції заміщення – реакції, у яких атоми простої речовини заміщають атоми однієї з елементів у складному речовині). 5Дайте визначення реакції обміну? (Реакції обміну – реакції, у яких дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинами). 6. Якою є основа цієї класифікації? (основою класифікації є кількість вихідних та утворених речовин)

IV. Перевірка знань учнями основних понять, законів, теорій, умінь пояснювати їхню сутність.

Поясніть суть протікання хімічних реакцій. (Сутність хімічних реакцій зводиться до розриву зв'язків у вихідних речовинах та виникненню нових хімічних зв'язків у продуктах реакції. При цьому загальна кількість атомів кожного елемента залишається постійною, отже, маса речовин у результаті хімічних реакцій не змінюється.)
Ким і коли було встановлено цю закономірність? (У 1748 року російським ученим М.В.Ломоносовим – закон збереження маси речовин).

V. Перевірка глибини осмислення знань, ступеня узагальнення.

Завдання: визначте тип хімічної реакції (сполуки, розкладання, заміщення, обміну). Дайте пояснення зробленим вами висновків. Розставте коефіцієнти. (ІКТ)

1 ВАРІАНТ	2 ВАРІАНТ	3 ВАРІАНТ
Mg + O 2 = MgO	Fe + CuCl 2 = Cu + FeCl 2	Cu + O 2 = CuO
K + H 2 O = KOH + H 2	P + O 2 = P 2 O 5	Fe 2 O 3 + HCl = FeCl 3 + H 2 O
Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 +H 2	Mg + HCl = MgCl 2 + H 2	Ba + H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2
Zn + Cu(NO 3 ) 2 = Cu+Zn(NO 3 ) 2	Al 2 O 3 + HCl = AlCl 3 +H 2 O	SO 2 + H2O ↔ H 2 SO 3
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2	P 2 O 5 + H 2 O = H 3 PO 4	CuCl 2 + KOH = Cu(OH) 2 +KCl
CaO + H 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4 ) 2 + H 2 O	Ba(OH) 2 + HNO 3 = Ba(NO 3 ) 2 + H 2 O	Ca(OH) 2 + HNO 3 = Ca(NO 3 ) 2 + H 2 O
NaOH + H 2 S = Na 2 S + H 2 O	Ca + H 2 O = Ca(OH) 2 +H 2	AgNO 3 + NaBr = AgBr↓ + NaNO 3
BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓+ NaCl	AgNO 3 + KCl = AgCl + KNO 3	Cu + Hg(NO 3 ) 2 = Cu(NO 3 ) 2 + Hg
CO 2 + H2O ↔ H 2 CO 3	Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + H 2 O	Mg + HCl = MgCl 2 + H 2

VI Класифікація хімічних реакцій в органічній хімії.

А: У неорганічній хімії реакції з'єднання, а в органічній хімії такі реакції часто називають реакціями приєднання (Реакції, внаслідок яких дві і більше молекул реагуючих речовин з'єднуються в одну) У них зазвичай беруть участь сполуки, що містять подвійний або потрійний зв'язок. Різновиди реакцій приєднання: гідрування, гідратація, гідрогалогенування, галогенування, полімеризація. Приклади даних реакцій:

1.Гідрування - реакція приєднання молекули водню з кратного зв'язку:

Н 2 С = СН 2 + Н 2 → СН 3 - СН 3

етилен етан

НС ≡ СН + Н 2 → СН 2 = СН 2

ацетилен етилен

2.Гідрогалогенування - реакція приєднання галогеноводороду по кратному зв'язку

Н 2 С = СН 2 + НCl→ CН 3 ─CH 2 Cl

етилен хлоретан

(за правилом В.В.Марковникова)

Н 2 С = СН─СН 3 + НCl→ СН 3 ─CHCl─СН 3

пропілен 2 - хлорпропан

HC≡CH + HCl → H 2 C=CHCl

ацетилен хлорвініл

HC≡C─СН 3 + HCl → H 2 C=CCl─СН 3

пропін 2-хлорпропен

3.Гідратація – реакція приєднання води з кратного зв'язку

Н 2 С = СН 2 + Н 2 О → CН 3 ─CH 2 ВІН (первинний спирт)

етен етанол

(при гідратації пропену та інших алкенів утворюються вторинні спирти)

HC≡CH + H 2 О → H 3 C─CНО

ацетилен альдегід – етаналь (реакція Кучерова)

4.Галогенування – реакція приєднання молекули галогену за кратним зв'язком

Н 2 С = СН─СН 3 + Cl 2 → СН 2 Cl─CHCl─СН3

пропілен 1,2 – дихлорпропан

HC≡C─СН 3 + Cl 2 → HCCl=CCl─СН 3

пропін 1,2-дихлорпропен

5.Полімеризація - реакції, в ході яких молекули речовин з невеликою молекулярною масоюз'єднуються один з одним з утворенням молекул речовин із високою молекулярною масою.

n СН 2 =СН 2 → (-СН 2 -СН 2 -)n

Етилен поліетилен

Б: В органічній хімії до реакцій розкладання (відщеплення) відносяться: дегідратація, дегідрування, крекінг, дегідрогалогенування.

Відповідні рівняння реакцій:

1.Дегідратація (відщеплення води)

З 2 Н 5 ВІН → C 2 H 4 + Н 2 O (H 2 SO 4 )

2.Дегідрування (відщеплення водню)

З 6 Н 14 → З 6 Н 6 + 4Н 2

гексан бензол

3.Крекінг

C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8

октан бутан бутен

4. Дегідрогалогенування (відщеплення галогеноводороду)

C 2 H 5 Br → C 2 H 4 + НВг (NaOH, спирт)

Брометан етилен

В: В органічній хімії реакції заміщення розуміються ширше, тобто може заміщати не один атом, а група атомів або заміщається не атом, а група атомів. До різновиду реакції заміщення можна віднести нітрування та галогенування. граничних вуглеводнів, ароматичних сполук, спиртів та фенолу:

З 2 Н 6 + Cl 2 → C 2 H 5 Cl +HCl

етан хлоретан

З 2 Н 6 + HNO 3 → C 2 H 5 NO 2 +H 2 O (реакція Коновалова)

етан нітроетан

C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

бензол бромбензол

З 6 Н 6 + HNO 3 → C 6 H 5 NO 2 +H 2 O

бензол нітробензол

C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O

Етанол хлоретан

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

фенол 2,4,6 - трібромфенол

Г: Реакції обміну в органічній хімії характерні для спиртів та карбонових кислот

НСООН + NaOH → HCOONa + Н 2 O

мурашина кислота форміат натрію

(Реакція нейтралізації)

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

оцтова етанол етиловий ефір оцтової кислоти

(Реакція етерифікації ↔ гідроліз)

VII Закріплення ЗУН

При нагріванні гідроксиду заліза (3) відбувається реакція
Взаємодія алюмінію із сірчаною кислотою відноситься до реакції
Взаємодія оцтової кислоти з магнієм відноситься до реакції
Визначте тип хімічних реакцій у ланцюжку перетворень:

(використання ІКТ)

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

Б) СН 4 →С 2 Н 2 →С 2 Н 4 →С 2 Н 5 ОН→С 2 Н

1) Перша ознака класифікації – зміни ступеня окислення елементів, що утворюють реагенти і продукти.
а) окиснювально-відновлювальні

FeS 2 + 18HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 2H 2 SO 4 + 15NO 2 + 7H 2 O
б) без зміни ступеня окиснення

CaO + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O
Окисно-відновниминазивають реакції, що супроводжуються зміною ступенів окиснення хімічних елементів, що входять до складу реагентів. До окислювально-відновним у неорганічній хімії відносяться всі реакції заміщення і ті реакції розкладання та сполуки, в яких бере участь хоча б одна проста речовина. До реакцій, що йдуть без зміни ступенів окиснення елементів, що утворюють реагенти та продукти реакції, відносяться всі реакції обміну.

2) Хімічні реакції класифікуються за характером процесу, тобто за кількістю та складом реагентів та продуктів.
-реакції з'єднання або приєднанняв органічній хімії.
Щоб вступити в реакцію приєднання, органічна молекулаповинен мати кратний зв'язок (або цикл), ця молекула буде головною (субстрат). Молекула простіше (часто неорганічна речовина, реагент) приєднується за місцем розриву кратного зв'язку або розкриття циклу

NH 3 + HCl = NH 4 Cl

CaO + CO2 = CaCO3

-Реакції розкладання.
Реакції розкладання можна як процеси, зворотні соединению.

C 2 H 5 Br = C 2 H 4 + HBr

Hg(NO 3) 2 = Hg + 2NO 2 + O 2

- Реакції заміщення.
Їхня відмітна ознака - взаємодія простої речовини зі складною. Такі реакції є і в органічній хімії.
Проте поняття «заміщення» в органіці ширше, ніж у неорганічній хімії. Якщо молекулі вихідної речовини якийсь атом або функціональна група замінюються на інший атом або групу, це також реакції заміщення, хоча з точки зору неорганічної хімії процес виглядає як реакція обміну.

Zn + CuSO 4 = Cu + ZnSO 4

Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
- Обміну (у тому числі і нейтралізації).

CaO + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O

KCl + AgNO 3 = AgCl + KNO 3

3) По можливості протікати у зворотному напрямку – оборотні та необоротні.

4) За типом розриву зв'язків – гомолітичні (рівний розрив, кожен атом по 1 електрону отримує) та гетеролітичний (нерівний розрив – одному дістається пара електронів)

5) По тепловому ефекту
екзотермічні (виділення тепла) та ендотермічні (поглинання тепла). Реакції сполуки зазвичай будуть реакціями екзотермічними, а реакції розкладання - ендотермічними. Рідкісний виняток - реакція азоту з киснем - ендотермічна:
N2 + О2 → 2NO - Q

6) По фазі
а) Гомогенні (однорідні речовини, в одній фазі, наприклад, г-г, реакції в розчинах)
б) Гетерогенні (г-ж, г-тв, ж-тв, реакції між рідинами, що не змішуються)

7) По використанню каталізатора. Каталізатор – речовина, що прискорює хімічну реакцію.
а) каталітичні (зокрема і ферментативні) – без використання каталізатора мало йдуть.
б) некаталітичні.

Класифікацію хімічних реакцій у неорганічній та органічній хімії здійснюють на підставі різних класифікуючих ознак, відомості про які наведені у таблиці нижче.

Необоротниминазивають реакції, що протікають лише у прямому напрямку, внаслідок яких утворюються продукти, що не взаємодіють між собою. До незворотних відносять хімічні реакції, внаслідок яких утворюються малодисоційовані сполуки, відбувається виділення великої кількостіенергії, а також ті, в яких кінцеві продукти йдуть зі сфери реакції в газоподібному вигляді або у вигляді осаду, наприклад:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2 Ca + O 2 = 2 CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

Оборотниминазивають хімічні реакції, що протікають при даній температурі одночасно у двох протилежних напрямках із порівнянними швидкостями. Під час запису рівнянь таких реакцій знак рівності замінюють протилежно спрямованими стрілками. Найпростішим прикладом оборотної реакції є синтез аміаку взаємодією азоту та водню:

N 2 +3H 2 ↔2NH 3

За типом розриву хімічного зв'язкуу вихідній молекулі розрізняють гомолітичні та гетеролітичні реакції.

Гомолітичниминазиваються реакції, у яких у результаті розриву зв'язків утворюються частинки, мають неспарений електрон - вільні радикали.

Гетеролітичниминазивають реакції, що протікають через утворення іонних частинок - катіонів та аніонів.

Радикальними(ланцюговими) називають хімічні реакції за участю радикалів, наприклад:

CH 4 + Cl 2 hv →CH 3 Cl + HCl

Іонниминазивають хімічні реакції, що протікають за участю іонів, наприклад:

KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl↓

Електрофільними називають гетеролітичні реакції органічних сполукз електрофілами - частинками, що несуть цілий чи дрібний позитивний заряд. Вони поділяються на реакції електрофільного заміщення та електрофільного приєднання, наприклад:

C 6 H 6 + Cl 2 FeCl3 → C 6 H 5 Cl + HCl

H 2 C =CH 2 + Br 2 → BrCH 2 -CH 2 Br

Нуклеофільними називають гетеролітичні реакції органічних сполук з нуклеофілами – частинками, що несуть цілий чи дрібний негативний заряд. Вони поділяються на реакції нуклеофільного заміщення та нуклеофільного приєднання, наприклад:

CH 3 Br + NaOH → CH 3 OH + NaBr

CH 3 C(O)H + C 2 H 5 OH → CH 3 CH(OC 2 H 5) 2 + H 2 O
Екзотермічниминазивають хімічні реакції, які з виділенням теплоти. Умовне позначення зміни ентальпії (тепловмісту) ΔH, а теплового ефекту реакції Q. Для екзотермічних реакцій Q > 0, а ΔH< 0.

Ендотермічниминазивають хімічні реакції, що йдуть із поглинанням теплоти. Для ендотермічних реакцій Q< 0, а ΔH > 0.

Гомогенніназивають реакції, які у однорідної середовищі.

Гетерогенниминазивають реакції, що протікають у неоднорідному середовищі, на поверхні зіткнення реагуючих речовин, що знаходяться в різних фазах, наприклад, твердої та газоподібної, рідкої та газоподібної, у двох рідинах, що не змішуються.

Каталітичні реакції протікають лише у присутності каталізатора. Некаталітичні реакції йдуть без каталізатора.

Класифікація органічних реакційнаведено у таблиці:

По зміні ступеня окиснення елементів

Перший ознака класифікації - зміни ступеня окислення елементів, що утворюють реагенти і продукти.
а) окиснювально-відновлювальні
б) без зміни ступеня окиснення
Окисно-відновниминазивають реакції, що супроводжуються зміною ступенів окиснення хімічних елементів, що входять до складу реагентів. До окислювально-відновним у неорганічній хімії відносяться всі реакції заміщення і ті реакції розкладання та сполуки, в яких бере участь хоча б одна проста речовина. До реакцій, що йдуть без зміни ступенів окиснення елементів, що утворюють реагенти та продукти реакції, відносяться всі реакції обміну.

За кількістю та складом реагентів та продуктів

Хімічні реакції класифікуються за характером процесу, тобто за кількістю та складом реагентів та продуктів.

Реакціями з'єднанняназивають хімічні реакції, внаслідок яких складні молекули виходять з кількох більш простих, наприклад:
4Li + O 2 = 2Li 2 O

Реакціями розкладанняназивають хімічні реакції, внаслідок яких прості молекули виходять із складніших, наприклад:
CaCO 3 = CaO + CO 2

Реакції розкладання можна як процеси, зворотні соединению.

Реакціями заміщенняназивають хімічні реакції, внаслідок яких атом або група атомів у молекулі речовини заміщується на інший атом або групу атомів, наприклад:
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 ⁭

Їхня відмітна ознака - взаємодія простої речовини зі складною. Такі реакції є і в органічній хімії.
Проте поняття «заміщення» в органіці ширше, ніж у неорганічній хімії. Якщо молекулі вихідної речовини якийсь атом або функціональна група замінюються на інший атом або групу, це також реакції заміщення, хоча з точки зору неорганічної хімії процес виглядає як реакція обміну.
- Обміну (у тому числі і нейтралізації).
Реакціями обмінуназивають хімічні реакції, що протікають без зміни ступенів окиснення елементів і призводять до обміну складових частин реагентів, наприклад:
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3

По можливості протікати у зворотному напрямку

По можливості протікати у зворотному напрямку – оборотні та необоротні.

N 2 +3H 2 ↔2NH 3

Необоротниминазивають реакції, що протікають у прямому напрямі, у яких утворюються продукти, не взаємодіючі між собою. До незворотних відносять хімічні реакції, в результаті яких утворюються малодисоційовані сполуки, відбувається виділення великої кількості енергії, а також ті, в яких кінцеві продукти йдуть зі сфери реакції в газоподібному вигляді або у вигляді осаду, наприклад:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2 Ca + O 2 = 2 CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

По тепловому ефекту

Екзотермічниминазивають хімічні реакції, які з виділенням теплоти. Умовне позначення зміни ентальпії (тепловмісту) ΔH, а теплового ефекту реакції Q. Для екзотермічних реакцій Q > 0, а ΔH< 0.

Реакції сполуки зазвичай будуть реакціями екзотермічними, а реакції розкладання - ендотермічними. Рідкісний виняток - реакція азоту з киснем - ендотермічна:
N2 + О2 → 2NO - Q

По фазі

Гомогенніназивають реакції, що протікають в однорідному середовищі (однорідні речовини, в одній фазі, наприклад р, реакції в розчинах).

По використанню каталізатора

Каталізатор – речовина, що прискорює хімічну реакцію.

Каталітичні реакціїпротікають лише у присутності каталізатора (зокрема і ферментативні).

Некаталітичні реакціїйдуть без каталізатора.

За типом розриву зв'язків

За типом розриву хімічного зв'язку у вихідній молекулі розрізняють гомолітичні та гетеролітичні реакції.

Гетеролітичниминазивають реакції, що протікають через утворення іонних частинок - катіонів та аніонів.

гомолітичні (рівний розрив, кожен атом по 1 електрону отримує)
гетеролітичний (нерівний розрив – одному дістається пара електронів)

Радикальними(ланцюговими) називають хімічні реакції за участю радикалів, наприклад:

CH 4 + Cl 2 hv →CH 3 Cl + HCl

Іонниминазивають хімічні реакції, що протікають за участю іонів, наприклад:

KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl↓

Електрофільними називають гетеролітичні реакції органічних сполук з електрофілами - частинками, що несуть цілий чи дрібний позитивний заряд. Вони поділяються на реакції електрофільного заміщення та електрофільного приєднання, наприклад:

C 6 H 6 + Cl 2 FeCl3 → C 6 H 5 Cl + HCl

H 2 C =CH 2 + Br 2 → BrCH 2 -CH 2 Br

CH 3 Br + NaOH → CH 3 OH + NaBr

CH 3 C(O)H + C 2 H 5 OH → CH 3 CH(OC 2 H 5) 2 + H 2 O