Mavzular Yagona davlat imtihon kodifikatori: Tasnifi kimyoviy reaksiyalar organik va Yo'q organik kimyo.
Kimyoviy reaksiyalar - bu zarrachalarning o'zaro ta'sirining bir turi kimyoviy moddalar xossalari va tuzilishi jihatidan ulardan farq qiladigan boshqalari olinadi. Bunday moddalar kiriting reaktsiyada - reaktivlar. Bunday moddalar shakllanadi kimyoviy reaktsiya paytida - mahsulotlar.
Kimyoviy reaktsiya paytida ular yo'q qilinadi kimyoviy bog'lanishlar, va yangilari hosil bo'ladi.
Kimyoviy reaksiyalar jarayonida reaksiyada ishtirok etuvchi atomlar o‘zgarmaydi. Faqat molekulalardagi atomlarning ulanish tartibi o'zgaradi. Shunday qilib, kimyoviy reaksiya jarayonida bir xil moddaning atomlari soni o'zgarmaydi.
Kimyoviy reaktsiyalar turli mezonlarga ko'ra tasniflanadi. Kimyoviy reaksiyalarni tasniflashning asosiy turlarini ko'rib chiqamiz.
Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning soni va tarkibiga ko'ra tasnifi
Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tarkibi va soniga qarab, moddalar tarkibini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan reaktsiyalar moddalar tarkibining o'zgarishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalarga bo'linadi:
1. Moddalar tarkibini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan reaktsiyalar (A → B)
Bunday reaktsiyalarga noorganik kimyoda Oddiy moddalarning bir modifikatsiyadan ikkinchi modifikatsiyaga allotropik o'tishlari quyidagilardan iborat:
S ortorombik → S monoklinik.
IN organik kimyo bunday reaktsiyalar kiradi izomerlanish reaksiyalari , bir izomerdan katalizator va tashqi omillar ta'sirida boshqasi olinadi (odatda strukturaviy izomer).
Masalan, butanning 2-metilpropanga (izobutan) izomerlanishi:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH(CH 3)-CH 3.
2. Tarkibning o'zgarishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar
- Murakkab reaktsiyalar (A + B + ... → D)- bu ikki yoki undan ortiq moddalardan bitta yangi murakkab modda hosil bo'ladigan reaktsiyalar. IN noorganik kimyo Murakkab reaktsiyalarga oddiy moddalarning yonish reaktsiyalari, asosiy oksidlarning kislotalilar bilan o'zaro ta'siri va boshqalar kiradi. Organik kimyoda bunday reaksiyalar reaksiyalar deyiladi qo'shilishlar Qo'shilish reaktsiyalari — Bu ko'rib chiqilayotgan organik molekulaga boshqa molekula qo'shiladigan reaktsiyalar. Qo'shilish reaktsiyalariga reaktsiyalar kiradi gidrogenlash(vodorod bilan o'zaro ta'siri), hidratsiya(suv aloqasi), gidrogalogenlash(vodorod galogenid qo'shilishi), polimerizatsiya(uzun zanjir hosil qilish uchun molekulalarning bir-biriga biriktirilishi) va boshqalar.
Masalan, hidratsiya:
CH 2 =CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH
- Parchalanish reaksiyalari (A → B+C+…)- bu bir murakkab molekuladan bir nechta kamroq murakkab yoki oddiy moddalar hosil bo'ladigan reaktsiyalar. Bunday holda oddiy va murakkab moddalar ham hosil bo'lishi mumkin.
Masalan, parchalanish paytida vodorod peroksid:
2H2O2→ 2H 2 O + O 2.
Organik kimyoda alohida parchalanish reaktsiyalari va yo'q qilish reaktsiyalari . Eliminatsiya reaktsiyalari — Bular atomlar yoki atom guruhlari uglerod skeletini saqlab qolgan holda asl molekuladan ajralib chiqadigan reaktsiyalardir.
Masalan, dan vodorodni olish (dehidrogenlash) reaktsiyasi propan:
C 3 H 8 → C 3 H 6 + H 2
Qoida tariqasida, bunday reaktsiyalarning nomi "de" prefiksini o'z ichiga oladi. Organik kimyoda parchalanish reaktsiyalari odatda uglerod zanjirining uzilishini o'z ichiga oladi.
Masalan, reaktsiya butan yorilishi(ko'proq bo'linish oddiy molekulalar qizdirilganda yoki katalizator ta'sirida):
C 4 H 10 → C 2 H 4 + C 2 H 6
- Almashtirish reaksiyalari - bu bir moddaning atomlari yoki atom guruhlari boshqa moddaning atomlari yoki atom guruhlari bilan almashtiriladigan reaktsiyalar. Noorganik kimyoda Ushbu reaktsiyalar quyidagi sxema bo'yicha sodir bo'ladi:
AB + C = AC + B.
Masalan, faolroq halogenlar kamroq faollarini birikmalardan siqib chiqaradi. O'zaro ta'sir kaliy yodid Bilan xlor:
2KI + Cl 2 → 2KCl + I 2.
Ayrim atomlar ham, molekulalar ham almashtirilishi mumkin.
Masalan, termoyadroviy bilan kamroq uchuvchi oksidlar siqib chiqarmoqdalar ko'proq o'zgaruvchan tuzlardan. Ha, uchuvchan emas kremniy oksidi dan uglerod oksidini siqib chiqaradi natriy karbonat birlashganda:
Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2
IN organik kimyo O'rin almashish reaktsiyalari - bu reaktsiyalar organik molekulaning bir qismi almashtirildi boshqa zarrachalarga. Bunday holda, almashtirilgan zarracha, qoida tariqasida, o'rnini bosuvchi molekulaning bir qismi bilan birlashadi.
Masalan, reaktsiya metan xlorlash:
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
Zarrachalar soni va o'zaro ta'sir mahsulotlarining tarkibi bo'yicha bu reaktsiya almashinuv reaktsiyasiga ko'proq o'xshaydi. Shunga qaramasdan, mexanizmi bo'yicha bunday reaksiya almashtirish reaksiyasidir.
- Almashinuv reaktsiyalari - bu reaktsiyalar, ular davomida ikkita murakkab moddalar almashish komponentlar:
AB + CD = AC + BD
Almashinuv reaksiyalari kiradi ion almashinish reaksiyalari eritmalarda oqadigan; moddalarning kislota-ishqor xossalarini aks ettiruvchi reaksiyalar va boshqalar.
Misol noorganik kimyoda almashinuv reaksiyalari - neytrallanish xlorid kislotasi gidroksidi:
NaOH + HCl = NaCl + H2O
Misol organik kimyodagi almashinuv reaktsiyalari - xloroetanning ishqoriy gidrolizi:
CH 3 -CH 2 -Cl + KOH = CH 3 -CH 2 -OH + KCl
Moddalarni hosil qiluvchi elementlarning oksidlanish darajasining o'zgarishi bo'yicha kimyoviy reaksiyalarning tasnifi
Elementlarning oksidlanish darajasini o'zgartirish orqali kimyoviy reaksiyalarga bo'linadi redoks reaktsiyalari, va reaktsiyalar davom etmoqda oksidlanish darajasini o'zgartirmasdan kimyoviy elementlar.
- Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari (ORR) - bu davomidagi reaktsiyalar oksidlanish holatlari moddalar o'zgartirish. Bunday holda, almashinuv amalga oshiriladi elektronlar.
IN noorganik kimyo Bunday reaksiyalarga odatda parchalanish, almashtirish, birikma va oddiy moddalar ishtirokidagi barcha reaksiyalar kiradi. ORRni tenglashtirish uchun usul qo'llaniladi elektron balans(berilgan elektronlar soni olingan raqamga teng bo'lishi kerak) yoki elektron-ion balansi usuli.
IN organik kimyo organik molekula bilan nima sodir bo'lishiga qarab, alohida oksidlanish va qaytarilish reaktsiyalari.
Oksidlanish reaksiyalari organik kimyoda davomidagi reaksiyalardir vodorod atomlari soni kamayadi yoki asl organik molekulada kislorod atomlari soni ortadi.
Masalan, mis oksidi ta'sirida etanolning oksidlanishi:
CH 3 -CH 2 -OH + CuO → CH 3 -CH=O + H 2 O + Cu
Qayta tiklash reaktsiyalari organik kimyoda bu reaktsiyalar, ular davomida vodorod atomlari soni ortadi yoki kislorod atomlari soni kamayadi organik molekulada.
Masalan, tiklanish atsetaldegid vodorod:
CH 3 -CH=O + H 2 → CH 3 -CH 2 -OH
- Protolitik va metabolik reaktsiyalar - Bular atomlarning oksidlanish darajalari o'zgarmaydigan reaktsiyalardir.
Masalan, neytrallash kaustik soda azot kislotasi:
NaOH + HNO 3 = H 2 O + NaNO 3
Termik effekt bo'yicha reaksiyalarning tasnifi
Issiqlik effektiga ko'ra reaktsiyalar quyidagilarga bo'linadi ekzotermik Va endotermik.
Ekzotermik reaksiyalar - bu issiqlik shaklida energiya chiqishi bilan birga bo'lgan reaktsiyalar (+ Q). Bunday reaksiyalarga deyarli barcha birikma reaksiyalar kiradi.
Istisnolar- reaktsiya azot Bilan kislorod ta'lim bilan azot oksidi (II) - endotermik:
N 2 + O 2 = 2NO - Q
Gazsimon reaktsiya vodorod qattiq bilan yod Shuningdek endotermik:
H 2 + I 2 = 2HI - Q
Yorug'lik hosil qiluvchi ekzotermik reaksiyalar reaksiyalar deyiladi yonayotgan.
Masalan, metanning yonishi:
CH 4 + O 2 = CO 2 + H 2 O
Shuningdek ekzotermik quyidagilar:
Endotermik reaksiyalar bilan birga keladigan reaksiyalardir energiyani yutish issiqlik shaklida ( —Q ). Qoidaga ko'ra, ko'pchilik reaktsiyalar issiqlikni yutish bilan sodir bo'ladi parchalanish(uzoq vaqt davomida isitishni talab qiluvchi reaktsiyalar).
Masalan, parchalanish ohaktosh:
CaCO 3 → CaO + CO 2 - Q
Shuningdek endotermik quyidagilar:
- gidroliz reaktsiyalari;
- faqat qizdirilganda sodir bo'ladigan reaktsiyalar;
- faqat yuzaga keladigan reaktsiyalarjuda yuqori haroratlarda yoki elektr zaryadsizlanishi ta'sirida.
Masalan, kislorodning ozonga aylanishi:
3O 2 = 2O 3 - Q
IN organik kimyo Issiqlikning yutilishi bilan parchalanish reaktsiyalari sodir bo'ladi. Masalan, yorilish pentan:
C 5 H 12 → C 3 H 6 + C 2 H 6 – Q.
Kimyoviy reaktsiyalarni reaksiyaga kirishuvchi moddalarning agregatsiya holatiga ko'ra tasnifi (faza tarkibiga ko'ra)
Moddalar uchta asosiy agregatsiya holatida mavjud bo'lishi mumkin - qiyin, suyuqlik Va gazsimon. Faza holati bo'yicha reaktsiyalarni baham ko'rish bir hil Va heterojen.
- Gomogen reaktsiyalar - bu reaktivlar va mahsulotlar bo'lgan reaktsiyalar bir bosqichda, va reaksiyaga kirishuvchi zarrachalarning to'qnashuvi reaksiya aralashmasining butun hajmi bo'ylab sodir bo'ladi. Gomogen reaksiyalarga o'zaro ta'sirlar kiradi suyuqlik - suyuqlik Va gaz-gaz.
Masalan, oksidlanish oltingugurt dioksidi:
2SO 2 (g) + O 2 (g) = 2SO 3 (g)
- Geterogen reaktsiyalar - bu reaktivlar va mahsulotlar bo'lgan reaktsiyalar turli bosqichlarda. Bunday holda, reaksiyaga kirishuvchi zarralarning to'qnashuvi faqat sodir bo'ladi fazaviy aloqa chegarasida. Bunday reaktsiyalar o'zaro ta'sirlarni o'z ichiga oladi gaz-suyuqlik, gaz-qattiq, qattiq-qattiq va qattiq-suyuqlik.
Masalan, o'zaro ta'sir karbonat angidrid Va kaltsiy gidroksidi:
CO 2 (g) + Ca (OH) 2 (eritma) = CaCO 3 (tv) + H 2 O
Reaksiyalarni fazaviy holat bo'yicha tasniflash uchun aniqlay olish foydalidir moddalarning fazaviy holatlari. Buni materiyaning tuzilishi haqidagi bilimlardan foydalangan holda amalga oshirish juda oson.
Bilan moddalar ionli, atom yoki metall kristall panjara , Qoida sifatida qiyin normal sharoitda; bilan moddalar molekulyar panjara, Qoida sifatida, suyuqliklar yoki gazlar normal sharoitda.
E'tibor bering, qizdirilganda yoki sovutilganda moddalar bir faza holatidan ikkinchisiga o'zgarishi mumkin. Bunday holda, ma'lum bir reaktsiya uchun sharoitlarga e'tibor qaratish lozim va jismoniy xususiyatlar moddalar.
Masalan, qabul qilish sintez gazi juda yuqori haroratlarda sodir bo'ladi, bunda suv - bug':
CH 4 (g) + H2O (g) = CO (g) + 3H 2 (g)
Shunday qilib, bug 'islohoti metan — bir hil reaktsiya.
Kimyoviy reaksiyalarning katalizator ishtirokiga ko'ra tasnifi
Katalizator - bu reaktsiyani tezlashtiradigan, ammo reaktsiya mahsulotlari tarkibiga kirmaydigan modda. Katalizator reaksiyada ishtirok etadi, lekin reaksiya jarayonida deyarli iste'mol qilinmaydi. An'anaviy ravishda katalizatorning harakat diagrammasi TO moddalar o'zaro ta'sirlashganda A+B quyidagicha tasvirlash mumkin: A + K = AK; AK + B = AB + K.
Katalizator mavjudligiga qarab, katalitik va katalitik bo'lmagan reaktsiyalar farqlanadi.
- Katalitik reaksiyalar - bular katalizatorlar ishtirokida sodir bo'ladigan reaksiyalardir. Masalan, Bertolet tuzining parchalanishi: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
- Katalitik bo'lmagan reaktsiyalar - Bular katalizator ishtirokisiz sodir bo'ladigan reaksiyalardir. Masalan, etanning yonishi: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.
Tirik organizmlar hujayralarida sodir bo'ladigan barcha reaktsiyalar maxsus oqsil katalizatorlari - fermentlar ishtirokida sodir bo'ladi. Bunday reaktsiyalar fermentativ deb ataladi.
Katalizatorlarning ta'sir qilish mexanizmi va funktsiyalari alohida maqolada batafsilroq muhokama qilinadi.
Reaksiyalarning yo‘nalishi bo‘yicha tasnifi
Qaytariladigan reaktsiyalar - bu ham oldinga, ham teskari yo'nalishda sodir bo'lishi mumkin bo'lgan reaktsiyalar, ya'ni. berilgan sharoitda reaksiya mahsulotlari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin bo'lganda. Qaytariladigan reaksiyalarga ko'pchilik bir jinsli reaksiyalar, esterifikatsiya; gidroliz reaktsiyalari; gidrogenlash-dehidratsiya, hidratsiya-dehidratsiya; oddiy moddalardan ammiak olish, oltingugurt dioksidini oksidlash, vodorod galogenidlari (ftor vodoroddan tashqari) va vodorod sulfidini olish; metanol sintezi; karbonatlar va bikarbonatlar ishlab chiqarish va parchalanishi va boshqalar.
Qaytarib bo'lmaydigan reaktsiyalar - bu asosan bir yo'nalishda davom etadigan reaktsiyalar, ya'ni. Bunday sharoitda reaksiya mahsulotlari bir-biri bilan reaksiyaga kirisha olmaydi. Qaytarib bo'lmaydigan reaksiyalarga misollar: yonish; portlovchi reaktsiyalar; eritmalarda gaz, cho'kma yoki suv hosil bo'lishi bilan yuzaga keladigan reaktsiyalar; erishi ishqoriy metallar suvda; va boshq.
Kimyoviy reaksiyalar- bu jarayonlar, natijada ba'zi moddalardan tarkibi va (yoki) tuzilishi jihatidan ulardan farq qiladigan boshqa moddalar hosil bo'ladi.
Reaksiyalarning tasnifi:
I. Reaktivlar va reaksiya mahsulotlarining soni va tarkibiga ko'ra:
1) Moddaning tarkibini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan reaktsiyalar:
Noorganik kimyoda bular ba'zi allotropik modifikatsiyalarni boshqalarga aylantirish reaktsiyalari:
C (grafit) → C (olmos); P (oq) → P (qizil).
Organik kimyoda bular izomerizatsiya reaktsiyalari - bir moddaning molekulalaridan bir xil sifatli va miqdoriy tarkibga ega bo'lgan boshqa moddalar molekulalarining hosil bo'lishiga olib keladigan reaktsiyalar, ya'ni. xuddi shu bilan molekulyar formula, lekin boshqa tuzilishga ega.
CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH-CH 3
n-butan 2-metilpropan (izobutan)
2) Moddaning tarkibi o'zgarishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar:
a) Murakkab reaktsiyalar (qo'shilishning organik kimyosida) - ikki yoki undan ortiq moddalar yana bitta murakkab hosil bo'ladigan reaktsiyalar: S + O 2 → SO 2
Organik kimyoda bular gidrogenlanish, galogenlash, gidrogalogenlash, gidratlanish, polimerlanish reaksiyalaridir.
CH 2 = CH 2 + HOH → CH 3 - CH 2 OH
b) parchalanish reaktsiyalari (organik kimyoda, yo'q qilish, yo'q qilish) - bir murakkab moddadan bir nechta yangi moddalar hosil bo'ladigan reaktsiyalar:
CH 3 - CH 2 OH → CH 2 = CH 2 + H 2 O
2KNO 3 →2KNO 2 + O 2
Organik kimyoda eliminatsiya reaksiyalariga misol qilib degidrogenlanish, suvsizlanish, degidrogalogenlanish va krekingni keltirish mumkin.
v) almashtirish reaksiyalari - atomlar sodir bo'ladigan reaktsiyalar oddiy modda murakkab moddadagi element atomlarini almashtirish (organik kimyoda reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlari ko'pincha ikkita murakkab moddadir).
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl; 2Na+ 2H 2 O→ 2NaOH + H 2
Atomlarning oksidlanish darajalarining o'zgarishi bilan birga bo'lmagan almashtirish reaktsiyalariga misollar juda kam. Silikon oksidning gazsimon yoki uchuvchi oksidlarga mos keladigan kislorod o'z ichiga olgan kislotalar tuzlari bilan reaktsiyasini ta'kidlash kerak:
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3SaSiO 3 + P 2 O 5
d) almashinish reaksiyalari - ikki murakkab modda o'z komponentlarini almashinadigan reaksiyalar:
NaOH + HCl → NaCl + H 2 O,
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O
II. Moddalarni hosil qiluvchi kimyoviy elementlarning oksidlanish darajalarini o'zgartirish orqali
1) Oksidlanish darajasining o'zgarishi yoki ORR bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar:
∙2| N +5 + 3e - → N +2 (qaytarilish jarayoni, element - oksidlovchi),
∙3| Cu 0 – 2e – → Cu +2 (oksidlanish jarayoni, element – qaytaruvchi),
8HNO 3 + 3Cu → 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
Organik kimyoda:
C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH
2) Kimyoviy elementlarning oksidlanish darajalarini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan reaktsiyalar:
Li 2 O + H 2 O → 2LiOH,
HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O
III. Termal effekt bilan
1) Ekzotermik reaktsiyalar energiya chiqishi bilan sodir bo'ladi:
C + O 2 → CO 2 + Q,
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q
2) Endotermik reaksiyalar energiya yutilishi bilan sodir bo'ladi:
SaCO 3 → CaO + CO 2 - Q
C 12 H 26 → C 6 H 14 + C 6 H 12 - Q
IV. tomonidan agregatsiya holati reaktivlar
1) Geterogen reaktsiyalar - reaktivlar va reaktsiya mahsulotlari turli agregatsiya holatida bo'lgan reaktsiyalar:
Fe(sol) + CuSO 4 (sol) → Cu(sol) + FeSO 4 (sol),
CaC 2 (qattiq) + 2H 2 O (l) → Ca (OH) 2 (eritma) + C 2 H 2 (g)
2) Gomogen reaksiyalar - reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlari bir xil agregat holatida bo'ladigan reaksiyalar:
H 2 (g) + Cl 2 (g) → 2HCl (g),
2C 2 H 2 (g) + 5O 2 (g) → 4CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
V. Katalizator ishtirokida
1) Katalizator ishtirokisiz sodir bo'ladigan katalitik bo'lmagan reaksiyalar:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O, C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
2) Katalizatorlar ishtirokidagi katalitik reaksiyalar:
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2
VI. tomon
1) Qaytarib bo'lmaydigan reaktsiyalar ma'lum sharoitlarda faqat bitta yo'nalishda sodir bo'ladi:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
2) Bu sharoitda qaytar reaktsiyalar bir vaqtning o'zida ikkita qarama-qarshi yo'nalishda sodir bo'ladi: N 2 + 3H 2 ↔2NH 3
VII. Oqim mexanizmiga ko'ra
1) Radikal mexanizm.
A: B → A· + ·B
Gomolitik (teng) bog'lanish ajralishi sodir bo'ladi. Gemolitik ajralish jarayonida bog'ni tashkil etuvchi elektronlar juftligi shunday bo'linadiki, hosil bo'lgan zarrachalarning har biri bittadan elektron oladi. Bunday holda, radikallar hosil bo'ladi - juftlashtirilmagan elektronli zaryadsiz zarralar. Radikallar juda reaktiv zarralar bo'lib, ular ishtirokidagi reaktsiyalar gaz fazasida yuqori tezlikda va ko'pincha portlash bilan sodir bo'ladi.
Reaksiya jarayonida hosil bo'lgan radikallar va molekulalar o'rtasida radikal reaktsiyalar sodir bo'ladi:
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
Misollar: organik va noorganiklarning yonish reaktsiyalari organik moddalar, suv, ammiak sintezi, alkanlarni galogenlash va nitrlash reaksiyalari, alkanlarning izomerlanishi va aromatizatsiyasi, alkanlarning katalitik oksidlanishi, alkenlarning polimerlanishi, vinilxlorid va boshqalar.
2) Ion mexanizmi.
A: B → :A - + B +
Geterolitik (teng bo'lmagan) bog'lanish ajralishi sodir bo'ladi, ikkala bog'lanish elektronlari ham ilgari bog'langan zarrachalardan birida qoladi. Zaryadlangan zarralar (kationlar va anionlar) hosil bo'ladi.
Ion reaktsiyalari reaktsiya jarayonida allaqachon mavjud yoki hosil bo'lgan ionlar orasidagi eritmalarda paydo bo'ladi.
Masalan, noorganik kimyoda bu eritmadagi elektrolitlarning o'zaro ta'siri, organik kimyoda bu alkenlarga qo'shilish reaktsiyalari, spirtlarning oksidlanishi va degidratsiyasi, alkogol guruhini almashtirish va aldegidlar va karboksilik kislotalarning xususiyatlarini tavsiflovchi boshqa reaktsiyalar.
VIII. Reaksiyani boshlagan energiya turiga ko'ra:
1) Fotokimyoviy reaktsiyalar yorug'lik kvantlari ta'sirida sodir bo'ladi. Masalan, vodorod xloridning sintezi, metanning xlor bilan oʻzaro taʼsiri, tabiatda ozon hosil boʻlishi, fotosintez jarayonlari va boshqalar.
2) Radiatsion reaksiyalar yuqori energiyali nurlanish (rentgen, g-nurlar) bilan boshlanadi.
3) Elektrokimyoviy reaksiyalar boshlanadi elektr toki, masalan, elektroliz paytida.
4) Termokimyoviy reaksiyalar issiqlik energiyasidan boshlanadi. Bularga barcha endotermik reaksiyalar va boshlanishi uchun issiqlikni talab qiluvchi ko‘plab ekzotermik reaksiyalar kiradi.
Dars maqsadlari. Kimyoviy reaktsiya g'oyasini bir yoki bir nechta boshlang'ich reaktiv moddalarni kimyoviy tarkibi yoki tuzilishi bo'yicha ulardan farq qiladigan moddalarga - reaktsiya mahsulotlariga aylantirish jarayoni sifatida umumlashtiring. Turli mezonlar bo'yicha kimyoviy reaktsiyalarning ko'plab tasniflarini ko'rib chiqing. Bunday tasniflarning noorganik va uchun qo'llanilishini ko'rsating organik reaksiyalar. Har xil turdagi kimyoviy reaktsiyalarning nisbiy tabiatini va kimyoviy jarayonlarning turli tasniflari o'rtasidagi bog'liqlikni oching.
Kimyoviy reaksiyalar tushunchasi, ularni noorganik va organik moddalarga nisbatan turli mezonlarga ko‘ra tasniflash.
Kimyoviy reaksiya moddalarning oʻzgarishi boʻlib, ularda eski kimyoviy bogʻlanishlar uzilib, moddalar hosil boʻladigan zarralar (“hajmlar, ionlar”) oʻrtasida yangi kimyoviy bogʻlar hosil boʻladi (2-slayd).
Kimyoviy reaktsiyalar quyidagilarga bo'linadi:
1. Reaktivlar va mahsulotlarning soni va tarkibi bo'yicha (3-slayd)
a) parchalanish (4-slayd)
Organik kimyodagi parchalanish reaksiyalari, noorganik kimyodagi parchalanish reaksiyalaridan farqli o'laroq, o'ziga xos xususiyatlarga ega. Ularni qo'shishga teskari jarayonlar deb hisoblash mumkin, chunki ular ko'pincha bir nechta aloqalar yoki tsikllarning shakllanishiga olib keladi.
b) ulanishlar (5-slayd)
Qo'shimcha reaksiyaga kirishish uchun, organik molekula bir nechta bog'lanish (yoki tsikl) bo'lishi kerak, bu molekula asosiy (substrat) bo'ladi. Ko'p bog'lanish buzilgan yoki halqa ochilgan joyda oddiyroq molekula (ko'pincha noorganik modda, reagent) qo'shiladi.
c) almashtirishlar (6-slayd)
Ularning ajralib turadigan xususiyati oddiy moddaning murakkab bilan o'zaro ta'siridir. Bunday reaksiyalar organik kimyoda ham mavjud.
Biroq, organik kimyoda "almashtirish" tushunchasi noorganik kimyoga qaraganda kengroqdir. Agar asl moddaning molekulasida biron bir atom yoki funktsional guruh boshqa atom yoki guruh bilan almashtirilsa, bular ham almashtirish reaktsiyalaridir, garchi noorganik kimyo nuqtai nazaridan bu jarayon almashinuv reaktsiyasiga o'xshaydi.
d) almashish (shu jumladan neytrallash) (7-slayd)
Shaklda bajarish tavsiya etiladi laboratoriya ishi taqdimotda taklif qilingan reaksiya tenglamalariga muvofiq
2. Issiqlik effekti bo‘yicha (8-slayd)
a) endotermik
b) ekzotermik (shu jumladan yonish reaktsiyalari)
Taqdimot noorganik va organik kimyodan reaktsiyalarni taklif qiladi.Murakkab reaktsiyalar ekzotermik reaktsiyalar va parchalanish reaktsiyalari endotermik bo'ladi (bu xulosaning nisbiyligi kamdan-kam istisno bilan ta'kidlanadi - azotning kislorod bilan reaktsiyasi endotermikdir:
N 2 + 0 2 -> 2
YO'Q- Q
3. Katalizatordan foydalanish haqida (9-slayd)
b) katalitik bo'lmagan
4. Yo'nalish bo'yicha (slayd 10)
a) katalitik (shu jumladan fermentativ)
b) katalitik bo'lmagan
5. Bosqich bo‘yicha (11-slayd)
a) bir hil
b) heterojen
6. Reaktivlar va mahsulotlar hosil qiluvchi elementlarning oksidlanish darajasini o'zgartirish orqali (slayd 12)
a) oksidlanish-qaytarilish
b) oksidlanish darajasini o'zgartirmasdan
Noorganik kimyodagi oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalariga barcha almashtirish reaktsiyalari va kamida bitta oddiy modda ishtirok etadigan parchalanish va birikma reaktsiyalari kiradi. Ko'proq umumlashtirilgan versiyada (shu jumladan organik kimyo): oddiy moddalarni o'z ichiga olgan barcha reaktsiyalar. Aksincha, reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlarini hosil qiluvchi elementlarning oksidlanish darajalarini o‘zgartirmasdan sodir bo‘ladigan reaksiyalarga barcha almashinish reaksiyalari kiradi.
O‘rganilgan mavzuni mustahkamlash (13-21-slaydlar).
Dars xulosasi.
Dars 2. “Karboksilik kislotalar: tasnifi va nomenklaturasi, karboksil guruhining tuzilishi, fizik, Kimyoviy xossalari, toʻyingan bir asosli karboksilik kislotalarni olish usullari” (1-slayd).Dars maqsadlari. Karbon kislotalar tushunchasini va mineral kislotalar bilan solishtirganda tasnifini bering. Xalqaro va asoslarini ko'rib chiqing ahamiyatsiz nomenklatura va bu turdagi izomeriya organik birikmalar. Karboksil guruhining tuzilishini tahlil qiling va bashorat qiling kimyoviy xatti-harakatlar karboksilik kislotalar. O'ylab ko'ring umumiy xususiyatlar mineral kislotalarning xossalari bilan solishtirganda karboksilik kislotalar. Karboksilik kislotalarning maxsus xossalari (radikallar bilan reaksiyalar va funksional hosilalarning hosil bo'lishi) haqida tushuncha bering. Talabalarni karboksilik kislotalarning eng xarakterli vakillari bilan tanishtirish va ularning tabiatdagi va inson hayotidagi ahamiyatini ko'rsatish.
Karbon kislotalar haqida tushuncha, ularni turli mezonlarga ko`ra tasniflashKarboksilik kislotalar- molekulalarida karboksil guruhi - COOH bo'lgan organik birikmalar sinfi. To'yingan monobazik karboksilik kislotalarning tarkibi mos keladi umumiy formula(2-slayd)
Karboksilik kislotalar quyidagilarga bo'linadi:
Karboksil guruhlar soniga qarab karboksilik kislotalar quyidagilarga bo'linadi (3-slayd):
- monokarboksilik yoki monobazik (sirka kislotasi)
- dikarboksilik yoki ikki asosli (oksalat kislotasi)
Karboksil guruhi bog'langan uglevodorod radikalining tuzilishiga qarab, karboksilik kislotalar quyidagilarga bo'linadi:
- alifatik (sirka yoki akril)
- alisiklik (siklogeksankarboksilik)
- aromatik (benzoy, ftalik)
Kislotalarga misollar (Slayd 4)
Karbon kislotalarning izomeriyasi va tuzilishi
1.Uglerod zanjirining izomeriyasi (5-slayd)
2. Ko'p bog'lanish pozitsiyasining izomeriyasi, masalan:
CH 2 = CH - CH 2 - COOH Buten-3-oik kislota (vinilatsetik kislota)
CH 3 – CH = CH – COOH Buten-2-oik kislota (krotonik kislota)
3. Sis-, trans-izomeriya, masalan:
Tuzilishi(6-slayd)
Karboksil guruhi COOH karbonil guruhi C=O va gidroksil guruhi OH dan iborat.
CO guruhida uglerod atomi qisman musbat zaryad oladi va OH guruhidagi kislorod atomining elektron juftini o'ziga tortadi. Bunda kislorod atomidagi elektron zichligi pasayadi va OH ulanishi zaiflashtiradi:
O'z navbatida, OH guruhi CO guruhidagi musbat zaryadni "söndürür".
Karboksilik kislotalarning fizik va kimyoviy xossalari
Pastki karboksilik kislotalar o'tkir hidli suyuqliklar, suvda yaxshi eriydi. Nisbatan ortib borishi bilan molekulyar og'irlik Kislotalarning suvda eruvchanligi pasayadi va qaynash nuqtasi ortadi. Pelargonikdan boshlab yuqori kislotalar
C 8 H 17 COOH - qattiq moddalar, hidsiz, suvda erimaydi.
Ko'pgina karboksilik kislotalarga xos bo'lgan eng muhim kimyoviy xususiyatlar (Slayd 7.8):
1) faol metallar bilan o'zaro ta'siri:
2 CH 3 COOH + Mg(CH 3 COO)2 Mg + H 2
2) Metall oksidlari bilan o'zaro ta'siri:
2CH 3 COOH + CaO(CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O
3) Bazalar bilan o'zaro ta'sir qilish:
CH 3 COOH + NaOHCH 3 COONa + H 2 O
4) Tuzlar bilan o'zaro ta'siri:
CH 3 COOH + NaHCO 3 CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O
5) Spirtlar bilan o'zaro ta'siri (esterifikatsiya reaktsiyasi):
CH 3 COOH + CH 3 CH 2 OHCH 3 COOCH 2 CH 3 + H 2 O
6) Ammiak bilan o'zaro ta'siri:
CH 3 COOH + NH 3 CH 3 COONH 4
Karboksilik kislotalarning ammoniy tuzlari qizdirilganda ularning amidlari hosil bo'ladi:
CH 3 COONH 4 CH 3 CONH 2 + H 2 O
7) SOC l2 ta'sirida karboksilik kislotalar mos keladigan kislota xloridlariga aylanadi.
CH 3 COOH + SOC l2 CH 3 COCl + HCl + SO 2
4. Sinflararo izomeriya :
masalan: C 4 H 8 O 2
Propan kislotasining CH 3 – CH 2 – CO – O – CH metil efiri
CH 3 – CO – O – CH 2 – CH 3 etan kislotasining etil efiri
C3H 7 - COOH butan kislotasi
(Slayd 9,10)
1. Aldegidlar va birlamchi spirtlarning oksidlanishi -
umumiy usul karboksilik kislotalarni olish:
2. Yana bir keng tarqalgan usul - uglerod atomida uchta halogen atomi bo'lgan galogenli uglevodorodlarni gidrolizlash:
3
NaCl
3. Grignard reaktivining CO2 bilan o'zaro ta'siri:
4. Gidroliz efirlar:
5. Kislota angidridlarining gidrolizi:
Karboksilik kislotalarni olish usullari
Uchun individual kislotalar Olishning o'ziga xos usullari mavjud (Slayd 11):
Olish uchun benzoy kislotasi Siz kaliy permanganatning kislotali eritmasi bilan monoalmashtirilgan benzol gomologlarini oksidlashdan foydalanishingiz mumkin:
Sirka kislotasi Butanni atmosfera kislorodi bilan katalitik oksidlanish natijasida sanoat miqyosida olinadi:
Formik kislota bosim ostida uglerod (II) monoksitni kukunli natriy gidroksid bilan qizdirish va hosil bo'lgan natriy formatini kuchli kislota bilan ishlov berish yo'li bilan tayyorlanadi:
Karboksilik kislotalarni qo'llash(12-slayd)
O'rganilgan mavzuni mustahkamlash (slayd 13-14).
Noorganik va organik kimyoda kimyoviy reaksiyalarning tasnifi
Kimyoviy reaktsiyalar yoki kimyoviy hodisalar, bu jarayonlar natijasida ba'zi moddalardan tarkibi va (yoki) tuzilishi jihatidan ulardan farq qiladigan boshqa moddalar hosil bo'ladi.
Kimyoviy reaktsiyalar jarayonida moddalarning o'zgarishi majburiy ravishda sodir bo'ladi, bunda eski aloqalar buziladi va atomlar o'rtasida yangi aloqalar hosil bo'ladi.
Kimyoviy reaktsiyalarni farqlash kerak yadro reaksiyalari. Kimyoviy reaksiya natijasida umumiy soni har bir kimyoviy elementning atomlari va uning izotopik tarkibi o'zgarmaydi. Boshqa masala yadro reaksiyalari- transformatsiya jarayonlari atom yadrolari ularning boshqa yadrolar bilan o'zaro ta'siri natijasida yoki elementar zarralar, masalan, alyuminiyning magniyga aylanishi:
$↙(13)↖(27)(Al)+ ()↙(1)↖(1)(H)=()↙(12)↖(24)(Mg)+()↙(2)↖(4) )(U)$
Kimyoviy reaktsiyalarning tasnifi ko'p qirrali, ya'ni. u turli xil xususiyatlarga asoslanishi mumkin. Ammo bu xususiyatlarning har biri noorganik va organik moddalar o'rtasidagi reaktsiyalarni o'z ichiga olishi mumkin.
Kimyoviy reaksiyalarning turli mezonlarga ko‘ra tasnifini ko‘rib chiqamiz.
Kimyoviy reaksiyalarni reaksiyaga kirishuvchi moddalar soni va tarkibiga ko`ra tasnifi. Moddaning tarkibini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan reaktsiyalar
Noorganik kimyoda bunday reaktsiyalar bitta kimyoviy elementning allotropik modifikatsiyalarini olish jarayonlarini o'z ichiga oladi, masalan:
$S_((grafit))⇄S_((olmos))$
$S_((rombik))⇄S_((monoklinik))$
$R_((oq))⇄R_((qizil))$
$Sn_((oq qalay))⇄Sn_((kulrang qalay))$
$3O_(2(kislorod))⇄2O_(3(ozon))$.
Organik kimyoda bu turdagi reaktsiya moddalar molekulalarining nafaqat sifat, balki miqdoriy tarkibini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan izomerizatsiya reaktsiyalarini o'z ichiga olishi mumkin, masalan:
1. Alkanlarning izomerlanishi.
Alkanlarning izomerlanish reaksiyasi katta amaliy ahamiyati, chunki izostrukturadagi uglevodorodlar kamroq portlash qobiliyatiga ega.
2. Alkenlarning izomerlanishi.
3. Alkin izomerlanishi(A.E. Favorskiyning reaktsiyasi).
4. Galoalkanlarning izomerlanishi(A.E. Favorskiy).
5. Ammoniy siyanatni qizdirish orqali izomerlash.
Karbamid birinchi marta 1882 yilda F.Voller tomonidan ammoniy siyanatni qizdirilganda izomerlash orqali sintez qilingan.
Moddaning tarkibi o'zgarishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar
Bunday reaktsiyalarning to'rt turini ajratish mumkin: birikma, parchalanish, almashtirish va almashish.
1. Murakkab reaktsiyalar- Bu ikki yoki undan ortiq moddalardan bitta murakkab modda hosil bo'ladigan reaktsiyalar.
Noorganik kimyoda oltingugurtdan sulfat kislota olish reaktsiyalari misolida turli xil birikma reaktsiyalarini ko'rib chiqish mumkin:
1) oltingugurt oksidi (IV) olish:
$S+O_2=SO_2$ - ikkita oddiy moddadan bitta murakkab modda hosil boʻladi;
2) oltingugurt oksidi (VI) olish:
$2SO_2+O_2(⇄)↖(t,p,kat.)2SO_3$ - oddiy va murakkab moddalardan bitta murakkab modda hosil boʻladi;
3) sulfat kislota olish:
$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ - ikkita murakkab modda bitta murakkab moddani hosil qiladi.
Ikki dan ortiq boshlang'ich moddalardan bitta murakkab modda hosil bo'ladigan birikma reaktsiyasiga misol sifatida nitrat kislota hosil bo'lishining yakuniy bosqichini ko'rsatish mumkin:
$4NO_2+O_2+2H_2O=4HNO_3$.
Organik kimyoda qo'shilish reaktsiyalari odatda qo'shilish reaktsiyalari deb ataladi. Bunday reaktsiyalarning butun xilma-xilligini to'yinmagan moddalarning, masalan, etilenning xususiyatlarini tavsiflovchi reaktsiyalar bloki misolida ko'rib chiqish mumkin:
1) gidrogenlanish reaktsiyasi - vodorod qo'shilishi:
$CH_2(=)↙(eten)CH_2+H_2(→)↖(Ni,t°)CH_3(-)↙(etan)CH_3;$
2) hidratsiya reaktsiyasi - suv qo'shilishi:
$CH_2(=)↙(eten)CH_2+H_2O(→)↖(H_3PO_4,t°)(C_2H_5OH)↙(etanol);$
3) polimerlanish reaksiyasi:
$(nCH_2=CH_2)↙(etilen)(→)↖(p,kat.,t°)((-CH_2-CH_2-)_n)↙(polietilen)$
2. Parchalanish reaksiyalari- Bular bitta murakkab moddadan bir nechta yangi moddalar hosil bo'ladigan reaktsiyalardir.
Noorganik kimyoda bunday reaktsiyalarning xilma-xilligini laboratoriya usullari bilan kislorod ishlab chiqarish uchun reaktsiyalar bloki misolida ko'rib chiqish mumkin:
1) simob (II) oksidining parchalanishi:
$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$ - bitta murakkab moddadan ikkita oddiy hosil bo'ladi;
2) kaliy nitratning parchalanishi:
$2KNO_3(→)↖(t°)2KNO_2+O_2$ - bir murakkab moddadan bitta oddiy va bitta kompleks hosil bo'ladi;
3) kaliy permanganatning parchalanishi:
$2KMnO_4(→)↖(t°)K_2MnO_4+MnO_2+O_2$ - bir murakkab moddadan ikkita murakkab va bitta oddiy hosil bo'ladi, ya'ni. uchta yangi moddalar.
Organik kimyoda parchalanish reaktsiyalarini laboratoriya va sanoatda etilen ishlab chiqarish uchun reaktsiyalar bloki misolida ko'rib chiqish mumkin:
1) etanolning suvsizlanish reaktsiyasi (suvni yo'q qilish):
$C_2H_5OH(→)↖(H_2SO_4,t°)CH_2=CH_2+H_2O;$
2) etanning gidrogenlash reaktsiyasi (vodorodni yo'q qilish):
$CH_3—CH_3(→)↖(Cr_2O_3500°C)CH_2=CH_2+H_2;$
3) propanning yorilish reaktsiyasi:
$CH_3-CH_2CH_3(→)↖(t°)CH_2=CH_2+CH_4.$
3. Almashtirish reaksiyalari- bu oddiy moddaning atomlari murakkab moddadagi element atomlarini almashtiradigan reaktsiyalar.
Noorganik kimyoda bunday jarayonlarga misol sifatida metallarning xususiyatlarini tavsiflovchi reaktsiyalar bloki kiradi:
1) gidroksidi va gidroksidi tuproq metallarining suv bilan o'zaro ta'siri:
$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2$
2) metallarning eritmadagi kislotalar bilan o'zaro ta'siri:
$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2$;
3) metallarning eritmadagi tuzlar bilan o'zaro ta'siri:
$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$
4) metallotermiya:
$2Al+Cr_2O_3(→)↖(t°)Al_2O_3+2Cr$.
Organik kimyo fanining predmeti oddiy moddalar emas, balki faqat birikmalardir. Shuning uchun, almashtirish reaktsiyasiga misol sifatida biz eng ko'p taqdim etamiz xarakterli xususiyat to'yingan birikmalar, xususan metan, uning vodorod atomlarini halogen atomlari bilan almashtirish qobiliyatidir:
$CH_4+Cl_2(→)↖(hn)(CH_3Cl)↙(xlorometan)+HCl$,
$CH_3Cl+Cl_2→(CH_2Cl_2)↙(diklorometan)+HCl$,
$CH_2Cl_2+Cl_2→(CHCl_3)↙(triklorometan)+HCl$,
$CHCl_3+Cl_2→(CCl_4)↙(uglerod tetraklorid)+HCl$.
Yana bir misol bromlanishdir aromatik birikma(benzol, toluol, anilin):
Organik moddalardagi o`rin almashish reaksiyalarining o`ziga xos xususiyatiga e`tibor qarataylik: bunday reaksiyalar natijasida noorganik kimyodagi kabi oddiy va murakkab modda emas, balki ikkita murakkab modda hosil bo`ladi.
Organik kimyoda almashtirish reaktsiyalariga ikkita murakkab moddalar o'rtasidagi ba'zi reaktsiyalar kiradi, masalan, benzolni nitrlash:
$C_6H_6+(HNO_3)↙(benzol)(→)↖(H_2SO_4(konc.),t°)(C_6H_5NO_2)↙(nitrobenzol)+H_2O$
Bu rasmiy ravishda almashinuv reaktsiyasi. Bu almashtirish reaktsiyasi ekanligi uning mexanizmini ko'rib chiqqandagina oydinlashadi.
4. Almashinuv reaktsiyalari- Bu ikkita murakkab moddalar o'z tarkibiy qismlarini almashtiradigan reaktsiyalar.
Bu reaksiyalar elektrolitlar xossalarini xarakterlaydi va eritmalarda Bertolet qoidasiga muvofiq boradi, ya'ni. faqat natijada cho'kma, gaz yoki ozgina dissotsiatsiyalanuvchi modda hosil bo'lsa (masalan, $H_2O$).
Noorganik kimyoda bu, masalan, gidroksidi xossalarini tavsiflovchi reaktsiyalar bloki bo'lishi mumkin:
1) tuz va suv hosil bo'lishi bilan yuzaga keladigan neytrallanish reaktsiyasi:
$NaOH+HNO_3=NaNO_3+H_2O$
yoki ion shaklida:
$OH^(-)+H^(+)=H_2O$;
2) ishqor va tuz o'rtasidagi gaz hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiya:
$2NH_4Cl+Ca(OH)_2=CaCl_2+2NH_3+2H_2O$
yoki ion shaklida:
$NH_4^(+)+OH^(-)=NH_3+H_2O$;
3) gidroksidi va tuz o'rtasidagi cho'kma hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiya:
$CuSO_4+2KOH=Cu(OH)_2↓+K_2SO_4$
yoki ion shaklida:
$Cu^(2+)+2OH^(-)=Cu(OH)_2↓$
Organik kimyoda, masalan, sirka kislotasining xususiyatlarini tavsiflovchi reaktsiyalar blokini ko'rib chiqishimiz mumkin:
1) kuchsiz elektrolit hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiya - $H_2O$:
$CH_3COOH+NaOH⇄NaCH_3COO+H_2O$
$CH_3COOH+OH^(-)⇄CH_3COO^(-)+H_2O$;
2) gaz hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiya:
$2CH_3COOH+CaCO_3=2CH_3COO^(-)+Ca^(2+)+CO_2+H_2O$;
3) cho'kma hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiya:
$2CH_3COOH+K_2SiO_3=2KCH_3COO+H_2SiO_3↓$
$2CH_3COOH+SiO_3^(−)=2CH_3COO^(−)+H_2SiO_3↓$.
Moddalarni hosil qiluvchi kimyoviy elementlarning oksidlanish darajalarining o'zgarishiga ko'ra kimyoviy reaksiyalarning tasnifi
Elementlarning oksidlanish darajalari o'zgarishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar yoki oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari.
Bularga ko'plab reaktsiyalar, shu jumladan barcha almashtirish reaktsiyalari, shuningdek kamida bitta oddiy modda ishtirok etadigan birikma va parchalanish reaktsiyalari kiradi, masalan:
1.$(Mg)↖(0)+(2H)↖(+1)+SO_4^(-2)=(Mg)↖(+2)SO_4+(H_2)↖(0)$
$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(qaytaruvchi)(→)↖(oksidlanish)(Mg)↖(+2)$
$((2H)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oksidlovchi)(→)↖(qaytarilish)(H_2)↖(0)$
2.$(2Mg)↖(0)+(O_2)↖(0)=(2Mg)↖(+2)(O)↖(-2)$
$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(qaytaruvchi)(→)↖(oksidlanish)(Mg)↖(+2)|4|2$
$((O_2)↖(0)+4(e)↖(-))↙(oksidlovchi)(→)↖(qaytarilish)(2O)↖(-2)|2|1$
Esingizda bo'lsa, elektron muvozanat usuli yordamida murakkab redoks reaktsiyalari tuziladi:
$(2Fe)↖(0)+6H_2(S)↖(+6)O_(4(k))=(Fe_2)↖(+3)(SO_4)_3+3(S)↖(+4)O_2+ 6H_2O $
$((Fe)↖(0)-3(e)↖(-))↙(qaytaruvchi)(→)↖(oksidlanish)(Fe)↖(+3)|2$
$((S)↖(+6)+2(e)↖(-))↙(oksidlovchi)(→)↖(qaytarilish)(S)↖(+4)|3$
Organik kimyoda yorqin misol Aldegidlarning xossalari redoks reaktsiyalari sifatida xizmat qilishi mumkin:
1. Aldegidlar tegishli spirtlarga qaytariladi:
$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(H_2)↖(0))↙(\text"asetikaldegid") ( →)↖(Ni,t°)(CH_3-(C)↖(-1)(H_2)↖(+1)(O)↖(-2)(H)↖(+1))↙(\text " etil spirti")$
$((C)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oksidlovchi)(→)↖(qaytarilish)(C)↖(-1)|1$
$((H_2)↖(0)-2(e)↖(-))↙(qaytaruvchi)(→)↖(oksidlanish)2(H)↖(+1)|1$
2. Aldegidlar tegishli kislotalarga oksidlanadi:
$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(Ag_2)↖(+1)(O)↖(-2)) ↙(\text"asetikaldegid"))(→)↖(t°)(CH_3-(Ag)↖(0)(C)↖(+3)(O)↖(-2)(OH)↖(-2) +1)+2(Ag)↖(0)↓)↙(\text"etil spirt")$
$((C)↖(+1)-2(e)↖(-))↙(qaytaruvchi)(→)↖(oksidlanish)(C)↖(+3)|1$
$(2(Ag)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oksidlovchi)(→)↖(qaytarilish)2(Ag)↖(0)|1$
Kimyoviy elementlarning oksidlanish darajalarini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan reaktsiyalar.
Bularga, masalan, barcha ion almashinuv reaktsiyalari, shuningdek:
- ko'p birikma reaktsiyalar:
$Li_2O+H_2O=2LiOH;$
- Ko'p parchalanish reaktsiyalari:
$2Fe(OH)_3(→)↖(t°)Fe_2O_3+3H_2O;$
- Esterifikatsiya reaktsiyalari:
$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.
Kimyoviy reaksiyalarning issiqlik effektiga ko'ra tasnifi
Issiqlik effektiga ko'ra reaktsiyalar ekzotermik va endotermiklarga bo'linadi.
Ekzotermik reaksiyalar.
Bu reaktsiyalar energiya chiqishi bilan sodir bo'ladi.
Bularga deyarli barcha birikma reaksiyalar kiradi. Kamdan kam istisno - azot va kisloroddan azot oksidi (II) sintezining endotermik reaktsiyasi va vodorod gazining qattiq yod bilan reaktsiyasi:
$N_2+O_2=2NO - Q$,
$H_(2(g))+I(2(t))=2HI - Q$.
Yorug'lik chiqishi bilan yuzaga keladigan ekzotermik reaktsiyalar yonish reaktsiyalari deb tasniflanadi, masalan:
$4P+5O_2=2P_2O_5+Q,$
$CH_4+2O_2=CO_2+2H_2O+Q$.
Etilenning gidrogenlanishi ekzotermik reaktsiyaga misol bo'la oladi:
$CH_2=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3-CH_3+Q$
Xona haroratida ishlaydi.
Endotermik reaksiyalar
Bu reaktsiyalar energiyaning yutilishi bilan sodir bo'ladi.
Shubhasiz, bularga deyarli barcha parchalanish reaktsiyalari kiradi, masalan:
a) ohaktoshning kalsinlanishi:
$CaCO_3(→)↖(t°)CaO+CO_2-Q;$
b) butan krekingi:
Reaksiya natijasida ajralib chiqqan yoki yutilgan energiya miqdori deyiladi reaksiyaning termal effekti, va bu ta'sirni ko'rsatadigan kimyoviy reaksiya tenglamasi deyiladi termokimyoviy tenglama, Masalan:
$H_(2(g))+Cl_(2(g))=2HCl_((g))+92,3 kJ,$
$N_(2(g))+O_(2(g))=2NO_((g)) - 90,4 kJ$.
Kimyoviy reaktsiyalarni reaksiyaga kirishuvchi moddalarning agregatsiya holatiga ko'ra tasnifi (faza tarkibi)
Geterogen reaktsiyalar.
Bu reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlari turli agregatsiya holatlarida (turli fazalarda) bo'lgan reaksiyalardir:
$2Al_((t))+3CuCl_(2(sol))=3Cu_((t))+2AlCl_(3(sol))$,
$CaC_(2(t))+2H_2O_((l))=C_2H_2+Ca(OH)_(2(eritma))$.
Gomogen reaksiyalar.
Bu reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaktsiya mahsulotlari bir xil agregatsiya holatida (bir xil fazada) bo'lgan reaktsiyalardir:
Kimyoviy reaksiyalarning katalizator ishtirokiga ko'ra tasnifi
Katalitik bo'lmagan reaktsiyalar.
Katalitik bo'lmagan reaktsiyalar sodir bo'ladi katalizator ishtirokisiz:
$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$,
$C_2H_4+3O_2(→)↖(t°)2CO_2+2H_2O$.
Katalitik reaksiyalar.
Katalitik reaksiyalar davom etmoqda katalizator ishtirokida:
$2KClO_3(→)↖(MnO_2,t°)2KCl+3O_2,$
$(C_2H_5OH)↙(etanol)(→)↖(H_2SO-4,t°)(CH_2=CH_2)↙(eten)+H_2O$
Tirik organizmlar hujayralarida sodir bo'ladigan barcha biologik reaktsiyalar oqsil tabiatining maxsus biologik katalizatorlari - fermentlar ishtirokida sodir bo'lganligi sababli, ularning barchasi katalitik yoki aniqrog'i, fermentativ.
Shuni ta'kidlash kerakki, kimyo sanoatining 70% dan ortig'i katalizatorlardan foydalanadi.
Kimyoviy reaksiyalarning yo'nalishi bo'yicha tasnifi
Qaytarib bo'lmaydigan reaktsiyalar.
Qaytarib bo'lmaydigan reaktsiyalar bu sharoitda faqat bir yo'nalishda oqadi.
Bularga cho'kma, gaz yoki ozgina ajraladigan modda (suv) hosil bo'lishi bilan birga keladigan barcha almashinuv reaktsiyalari va barcha yonish reaktsiyalari kiradi.
Qaytariladigan reaktsiyalar.
Bunday sharoitda qaytariladigan reaksiyalar bir vaqtning o'zida ikkita qarama-qarshi yo'nalishda boradi.
Bunday reaktsiyalarning mutlaq ko'pchiligi.
Organik kimyoda teskarilik belgisi jarayonlarning antonimlari bilan namoyon bo'ladi:
- gidrogenlash - suvsizlanish;
- hidratsiya - suvsizlanish;
- polimerizatsiya - depolimerizatsiya.
Oqsillar, efirlar, uglevodlar va polinukleotidlarning esterifikatsiyasi (karma-qarshi jarayon, siz bilganingizdek, gidroliz deb ataladi) va gidrolizning barcha reaktsiyalari qaytariladi. Qaytaruvchanlik tirik organizmdagi eng muhim jarayon - metabolizm yotadi.
Kimyoviy reaksiyalar- bu jarayonlar, natijada ba'zi moddalardan tarkibi va (yoki) tuzilishi jihatidan ulardan farq qiladigan boshqa moddalar hosil bo'ladi.
Reaksiyalarning tasnifi:
Reaktivlar va reaksiya mahsulotlarining soni va tarkibiga ko'ra:
Moddaning tarkibini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan reaktsiyalar:
C (grafit) → C (olmos); P (oq) → P (qizil).
Organik kimyoda bular izomerizatsiya reaktsiyalari - bir moddaning molekulalaridan bir xil sifatli va miqdoriy tarkibga ega bo'lgan boshqa moddalar molekulalarining hosil bo'lishiga olib keladigan reaktsiyalar, ya'ni. bir xil molekulyar formulaga ega, ammo tuzilishi boshqacha.
CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH-CH 3
n-butan 2-metilpropan (izobutan)
Moddaning tarkibi o'zgarishi bilan yuzaga keladigan reaktsiyalar:
Organik kimyoda bular gidrogenlanish, galogenlash, gidrogalogenlash, gidratlanish, polimerlanish reaksiyalaridir.
CH 2 = CH 2 + HOH → CH 3 - CH 2 OH
b) parchalanish reaktsiyalari (organik kimyoda, yo'q qilish, yo'q qilish) - bir murakkab moddadan bir nechta yangi moddalar hosil bo'ladigan reaktsiyalar:
CH 3 - CH 2 OH → CH 2 = CH 2 + H 2 O
2KNO 3 →2KNO 2 + O 2
Organik kimyoda eliminatsiya reaksiyalariga misol qilib degidrogenlanish, suvsizlanish, degidrogalogenlanish va krekingni keltirish mumkin.
v) almashtirish reaksiyalari - oddiy moddaning atomlari murakkab moddadagi ba'zi element atomlari o'rnini bosadigan reaktsiyalar (organik kimyoda reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaktsiya mahsulotlari ko'pincha ikkita murakkab moddadir).
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl; 2Na+ 2H 2 O→ 2NaOH + H 2
Atomlarning oksidlanish darajalarining o'zgarishi bilan birga bo'lmagan almashtirish reaktsiyalariga misollar juda kam. Silikon oksidning gazsimon yoki uchuvchi oksidlarga mos keladigan kislorod o'z ichiga olgan kislotalar tuzlari bilan reaktsiyasini ta'kidlash kerak:
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3SaSiO 3 + P 2 O 5
d) almashinish reaksiyalari - ikki murakkab modda o'z komponentlarini almashinadigan reaksiyalar:
NaOH + HCl → NaCl + H 2 O,
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O
Moddalarni hosil qiluvchi kimyoviy elementlarning oksidlanish darajalarini o'zgartirish orqali
Oksidlanish darajasining o'zgarishi yoki ORR bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar:
∙3| Cu 0 – 2e – → Cu +2 (oksidlanish jarayoni, element – qaytaruvchi),
8HNO 3 + 3Cu → 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
Organik kimyoda:
C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH
Kimyoviy elementlarning oksidlanish darajasini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan reaktsiyalar:
HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O
Termal effekt bilan
Ekzotermik reaktsiyalar energiya chiqishi bilan sodir bo'ladi:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q
Endotermik reaktsiyalar energiyaning yutilishi bilan sodir bo'ladi:
C 12 H 26 → C 6 H 14 + C 6 H 12 - Q
Reaksiyaga kiruvchi moddalarning birikish holatiga ko'ra
Geterogen reaktsiyalar - bu reaktivlar va reaktsiya mahsulotlari turli agregatsiya holatlarida bo'lgan reaktsiyalar:
CaC 2 (qattiq) + 2H 2 O (l) → Ca (OH) 2 (eritma) + C 2 H 2 (g)
Gomogen reaktsiyalar - bu reaktivlar va reaktsiya mahsulotlari bir xil agregatsiya holatida bo'lgan reaktsiyalar:
2C 2 H 2 (g) + 5O 2 (g) → 4CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
Katalizator ishtirokida
Katalizator ishtirokisiz sodir bo'ladigan katalitik bo'lmagan reaksiyalar:
Katalizatorlar ishtirokidagi katalitik reaksiyalar:
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2
tomon
Qaytarib bo'lmaydigan reaktsiyalar faqat bitta yo'nalishda sodir bo'ladi:
Bu sharoitda qaytariladigan reaksiyalar bir vaqtning o'zida ikkita qarama-qarshi yo'nalishda sodir bo'ladi: N 2 + 3H 2 ↔2NH 3
Oqim mexanizmiga ko'ra
Radikal mexanizm.
Gomolitik (teng) bog'lanish ajralishi sodir bo'ladi. Gemolitik ajralish jarayonida bog'ni tashkil etuvchi elektronlar juftligi shunday bo'linadiki, hosil bo'lgan zarrachalarning har biri bittadan elektron oladi. Bunday holda, radikallar hosil bo'ladi - juftlashtirilmagan elektronli zaryadsiz zarralar. Radikallar juda reaktiv zarralar bo'lib, ular ishtirokidagi reaktsiyalar gaz fazasida yuqori tezlikda va ko'pincha portlash bilan sodir bo'ladi.
Reaksiya jarayonida hosil bo'lgan radikallar va molekulalar o'rtasida radikal reaktsiyalar sodir bo'ladi:
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
Misollar: organik va yonish reaktsiyalari noorganik moddalar, suv, ammiak sintezi, alkanlarni galogenlash va nitrlash reaksiyalari, alkanlarning izomerlanishi va aromatizatsiyasi, alkanlarning katalitik oksidlanishi, alkenlarning polimerlanishi, vinilxlorid va boshqalar.
Ion mexanizmi.
Geterolitik (teng bo'lmagan) bog'lanish ajralishi sodir bo'ladi, ikkala bog'lanish elektronlari ham ilgari bog'langan zarrachalardan birida qoladi. Zaryadlangan zarralar (kationlar va anionlar) hosil bo'ladi.
Ion reaktsiyalari allaqachon mavjud bo'lgan yoki reaktsiya paytida hosil bo'lgan ionlar orasidagi eritmalarda sodir bo'ladi.
Masalan, noorganik kimyoda bu eritmadagi elektrolitlarning o'zaro ta'siri, organik kimyoda bu alkenlarga qo'shilish reaktsiyalari, spirtlarning oksidlanishi va degidratsiyasi, alkogol guruhini almashtirish va aldegidlar va karboksilik kislotalarning xususiyatlarini tavsiflovchi boshqa reaktsiyalar.
Reaksiyani boshlagan energiya turiga ko'ra:
Fotokimyoviy reaktsiyalar yorug'lik kvantlari ta'sirida sodir bo'ladi. Masalan, vodorod xloridning sintezi, metanning xlor bilan oʻzaro taʼsiri, tabiatda ozon hosil boʻlishi, fotosintez jarayonlari va boshqalar.
Radiatsiya reaktsiyalari yuqori energiyali nurlanish (rentgen, g-nurlar) bilan boshlanadi.
Elektrokimyoviy reaksiyalar elektrolizdagi kabi elektr toki bilan boshlanadi.
Termokimyoviy reaksiyalar issiqlik energiyasidan boshlanadi. Bularga barcha endotermik reaksiyalar va boshlanishi uchun issiqlikni talab qiluvchi ko‘plab ekzotermik reaksiyalar kiradi.
