Kimyoviy reaksiyalarni yadro reaksiyalaridan farqlash kerak. Natijada kimyoviy reaksiyalar 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:
27 13 Al + 1 1 H = 24 12 Mg + 4 2 He
Kimyoviy reaksiyalarning tasnifi ko'p qirrali, ya'ni turli belgilarga 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.
I. Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning soni va tarkibiga ko'ra
Moddalar tarkibini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan reaktsiyalar.
No organik kimyo Bunday reaktsiyalarga bitta kimyoviy elementning allotropik modifikatsiyalarini olish jarayonlari kiradi, masalan:
C (grafit) ↔ C (olmos)
S (orhomb) ↔ S (monoklinik)
P (oq) ↔ P (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 izokarbonli uglevodorodlar kamroq portlash qobiliyatiga ega.
2. Alkenlarning izomerlanishi.
3. Alkinlarning izomerlanishi (A.E.Favorskiy reaksiyasi).
CH 3 - CH 2 - C= - CH ↔ CH 3 - C= - C- CH 3
etil asetilen dimetil asetilen
4. Galoalkanlarning izomerlanishi (A. E. Favorskiy, 1907).
5. Ammoniy siyanitning qizdirilganda izomerlanishi.
Karbamid birinchi marta 1828 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. Ikki yoki undan ortiq moddalardan bitta murakkab modda hosil boʻladigan reaksiyalar birikma reaksiyalardir
Noorganik kimyoda, masalan, oltingugurtdan oltingugurt kislotasini olish reaktsiyalari misolida, turli xil birikma reaktsiyalarini ko'rib chiqish mumkin:
1. Oltingugurt oksidini (IV) tayyorlash:
S + O 2 = SO - ikkitadan oddiy moddalar bitta kompleks hosil bo'ladi.
2. Oltingugurt oksidini (VI) tayyorlash:
SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - oddiy va murakkab moddalardan bitta murakkab modda hosil bo'ladi.
3. Sulfat kislotani tayyorlash:
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 - ikkita murakkab moddadan bitta murakkab modda hosil bo'ladi.
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:
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
Organik kimyoda birikma 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 reaksiyasi - vodorod qo'shilishi:
CH 2 =CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3
eten → etan
2. Hidratsiya reaktsiyasi - suv qo'shilishi.
3. Polimerlanish reaksiyasi.
2. Parchalanish reaksiyalari bir murakkab moddadan bir nechta yangi moddalar hosil bo`ladigan reaksiyalardir.
Noorganik kimyoda bunday reaktsiyalarning xilma-xilligini laboratoriya usullari bilan kislorod ishlab chiqarish reaktsiyalari blokida ko'rib chiqish mumkin:
1. Simob (II) oksidning parchalanishi - bitta murakkab moddadan ikkita oddiy hosil bo'ladi.
2. Kaliy nitratning parchalanishi - bir murakkab moddadan bitta oddiy va bitta kompleks hosil bo'ladi.
3. Kaliy permanganatning parchalanishi - bitta murakkab moddadan ikkita murakkab va bitta oddiy modda, ya'ni uchta yangi modda hosil bo'ladi.
Organik kimyoda parchalanish reaktsiyalarini laboratoriyada va sanoatda etilen ishlab chiqarish uchun reaktsiyalar blokida ko'rib chiqish mumkin:
1. Etanolning suvsizlanishi (suvni yo'q qilish) reaktsiyasi:
C 2 H 5 OH → CH 2 =CH 2 + H 2 O
2. Etanning gidrogenlash reaksiyasi (vodorodni yo'q qilish):
CH 3 -CH 3 → CH 2 =CH 2 + H 2
yoki CH 3 -CH 3 → 2C + ZN 2
3. Propanning yorilishi (ajralish) reaktsiyasi:
CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 =CH 2 + CH 4
3. O`rin almashish reaksiyalari - oddiy moddaning atomlari murakkab moddadagi ayrim element atomlari o`rnini bosadigan reaksiyalar.
Noorganik kimyoda bunday jarayonlarga misol sifatida metallarning xususiyatlarini tavsiflovchi reaktsiyalar bloki kiradi:
1. Ishqoriy yoki ishqoriy tuproq metallarning suv bilan o'zaro ta'siri:
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
2. Metalllarning eritmadagi kislotalar bilan o‘zaro ta’siri:
Zn + 2HCl = Zny 2 + H 2
3. Metalllarning eritmadagi tuzlar bilan o‘zaro ta’siri:
Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
4. Metallotermiya:
2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Sr
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. Yana bir misol bromlanishdir aromatik birikma(benzol, toluol, anilin).
C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr
benzol → bromobenzol
Keling, almashtirish reaktsiyasining o'ziga xos xususiyatiga e'tibor beraylik organik moddalar: bunday reaksiyalar natijasida noorganik kimyodagi kabi oddiy va murakkab modda emas, balki ikkita modda hosil bo'ladi. murakkab moddalar.
Organik kimyoda almashtirish reaksiyalariga ikkita murakkab moddalar orasidagi ba'zi reaksiyalar, masalan, benzolni nitrlash kiradi. Bu rasmiy ravishda almashinuv reaktsiyasi. Bu almashtirish reaktsiyasi ekanligi uning mexanizmini ko'rib chiqqandagina oydinlashadi.
4. Almashinuv reaksiyalari ikki murakkab moddaning o‘z komponentlarini almashishi reaksiyalaridir
Bu reaksiyalar elektrolitlar xossalarini xarakterlaydi va eritmalarda Bertolet qoidasiga muvofiq davom etadi, ya'ni natijada cho'kma, gaz yoki ozgina ajraladigan modda (masalan, H 2 O) hosil bo'lsagina.
Noorganik kimyoda bu, masalan, gidroksidi xossalarini tavsiflovchi reaktsiyalar bloki bo'lishi mumkin:
1. Tuz va suv hosil bo'lishi bilan yuzaga keladigan neytrallanish reaktsiyasi.
2. Ishqor va tuz o'rtasidagi gaz hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladigan reaksiya.
3. Ishqor va tuz o'rtasidagi reaksiya, natijada cho'kma hosil bo'ladi:
CuSO 4 + 2KOH = Cu(OH) 2 + K 2 SO 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 - H 2 O hosil bo`lishi bilan sodir bo`ladigan reaksiya:
CH 3 COOH + NaOH → Na(CH3COO) + H 2 O
2. Gaz hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladigan reaksiya:
2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O
3. Cho`kma hosil bo`lishi bilan sodir bo`ladigan reaksiya:
2CH 3 COOH + K 2 SO 3 → 2K (CH 3 COO) + H 2 SO 3
2CH 3 COOH + SiO → 2CH 3 COO + H 2 SiO 3
II. Oksidlanish darajalarining o'zgarishi bilan kimyoviy elementlar, hosil qiluvchi moddalar
Ushbu xususiyatga asoslanib, quyidagi reaktsiyalar ajratiladi:
1. Elementlarning oksidlanish darajalari oʻzgarishi bilan sodir boʻladigan reaksiyalar yoki oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari.
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 + H + 2 SO 4 = Mg +2 SO 4 + H 2
2. 2Mg 0 + O 0 2 = Mg +2 O -2
Murakkab oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari elektron balans usuli yordamida tuziladi.
2KMn +7 O 4 + 16HCl - = 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O
Organik kimyoda yorqin misol oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari aldegidlarning xossalariga xizmat qilishi mumkin.
1. Ular mos keladigan spirtlarga qaytariladi:
Aldekidlar tegishli kislotalarga oksidlanadi:
2. Kimyoviy elementlarning oksidlanish darajalarini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan reaksiyalar.
Bularga, masalan, barcha ion almashinuv reaktsiyalari, shuningdek, ko'plab birikma reaktsiyalari, ko'plab parchalanish reaktsiyalari, esterifikatsiya reaktsiyalari kiradi:
HCOOH + CHgOH = HCOOCH 3 + H 2 O
III. Termal effekt bilan
Issiqlik effektiga ko'ra reaktsiyalar ekzotermik va endotermiklarga bo'linadi.
1. Energiyaning chiqishi bilan ekzotermik reaksiyalar 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.
Yorug'lik chiqishi bilan sodir bo'ladigan ekzotermik reaktsiyalar yonish reaktsiyalari deb tasniflanadi. Etilenning gidrogenlanishi ekzotermik reaksiyaga misol bo'la oladi. Xona haroratida ishlaydi.
2. Endotermik reaksiyalar energiyaning yutilishi bilan sodir bo'ladi.
Shubhasiz, bu deyarli barcha parchalanish reaktsiyalarini o'z ichiga oladi, masalan:
1. Ohaktoshni yoqish
2. Butanning krekingi
Reaksiya natijasida ajralib chiqqan yoki yutilgan energiya miqdori reaksiyaning issiqlik effekti deb ataladi va bu ta'sirni ko'rsatadigan kimyoviy reaksiya tenglamasi termokimyoviy tenglama deb ataladi:
H 2(g) + C 12(g) = 2HC 1(g) + 92,3 kJ
N 2 (g) + O 2 (g) = 2NO (g) - 90,4 kJ
IV. Reaksiyaga kiruvchi moddalarning agregatsiya holatiga ko‘ra (faza tarkibi)
Reaksiyaga kiruvchi moddalarning birikish holatiga ko‘ra ular quyidagilarga bo‘linadi:
1. Geterogen reaksiyalar - reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlari turli agregatsiya holatida (turli fazalarda) bo`ladigan reaksiyalar.
2. Gomogen reaksiyalar - reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlari bir xil bo'lgan reaksiyalar agregatsiya holati(bir bosqichda).
V. Katalizator ishtiroki bilan
Katalizatorning ishtirokiga ko'ra ular quyidagilarga bo'linadi:
1. Katalizator ishtirokisiz sodir bo'ladigan katalitik bo'lmagan reaksiyalar.
2. Katalizator ishtirokida sodir bo'ladigan katalitik reaksiyalar. Tirik organizmlar hujayralarida sodir bo'ladigan barcha biokimyoviy reaktsiyalar oqsil tabiatining maxsus biologik katalizatorlari - fermentlar ishtirokida sodir bo'lganligi sababli, ularning barchasi katalitik yoki, aniqrog'i, fermentativdir. Shuni ta'kidlash kerakki, kimyo sanoatining 70% dan ortig'i katalizatorlardan foydalanadi.
VI. tomon
Yo'nalish bo'yicha ular quyidagilarga bo'linadi:
1. Qaytarib bo'lmaydigan reaksiyalar berilgan sharoitda faqat bir yo'nalishda sodir bo'ladi. Bularga cho'kma, gaz yoki ozgina ajraladigan modda (suv) hosil bo'lishi bilan birga keladigan barcha almashinuv reaktsiyalari va barcha yonish reaktsiyalari kiradi.
2. Qaytariladigan reaktsiyalar bu sharoitda ular bir vaqtning o'zida ikkita qarama-qarshi yo'nalishda sodir bo'ladi. Bunday reaktsiyalarning mutlaq ko'pchiligi.
Organik kimyoda teskarilik belgisi jarayonlarning nomlari - antonimlari bilan namoyon bo'ladi:
Gidrogenatsiya - suvsizlanish,
hidratsiya - suvsizlanish,
Polimerlanish - depolimerizatsiya.
Esterifikatsiyaning barcha reaktsiyalari (teskari jarayon, siz bilganingizdek, gidroliz deb ataladi) va oqsil gidrolizi teskari, efirlar, uglevodlar, polinukleotidlar. Bu jarayonlarning teskariligiga asoslanadi eng muhim mulk tirik organizm - metabolizm.
VII. Oqim mexanizmiga ko'ra ular quyidagilarga bo'linadi:
1. Reaksiya jarayonida hosil bo’lgan radikallar va molekulalar o’rtasida radikal reaksiyalar sodir bo’ladi.
Ma’lumki, barcha reaksiyalarda eski kimyoviy bog‘lar uzilib, yangi kimyoviy bog‘lar hosil bo‘ladi. Boshlang'ich moddaning molekulalaridagi bog'lanishni uzish usuli reaksiyaning mexanizmini (yo'lini) aniqlaydi. Agar modda kovalent bog'lanish orqali hosil bo'lsa, u holda bu bog'lanishning ikki yo'li bo'lishi mumkin: gemolitik va geterolitik. Masalan, Cl 2, CH 4 va boshqalar molekulalari uchun bog'larning gemolitik ajralishi amalga oshiriladi, bu juftlashtirilmagan elektronlar, ya'ni erkin radikallar bo'lgan zarralar hosil bo'lishiga olib keladi.
Radikallar ko'pincha bog'lanishlar buzilganda hosil bo'ladi, bunda umumiy elektron juftlari atomlar o'rtasida taxminan teng taqsimlanadi (polyar bo'lmagan kovalent bog'lanish), lekin ko'plab qutbli aloqalar ham xuddi shunday tarzda uzilishi mumkin, ayniqsa reaktsiya gaz fazasi va yorug'lik ta'sirida , masalan, yuqorida muhokama qilingan jarayonlarda - C 12 va CH 4 ning o'zaro ta'siri. Radikallar juda reaktivdir, chunki ular boshqa atom yoki molekuladan elektron olib, o'zlarining elektron qatlamini to'ldirishga moyildirlar. Masalan, xlor radikali vodorod molekulasi bilan to'qnashganda, vodorod atomlarini bog'laydigan umumiy elektron juftining yorilishi va hosil bo'lishiga olib keladi. kovalent bog'lanish vodorod atomlaridan biri bilan. Ikkinchi vodorod atomi radikalga aylanib, qulab tushadigan Cl 2 molekulasidan xlor atomining juftlanmagan elektroni bilan umumiy elektron juftini hosil qiladi, natijada yangi vodorod molekulasiga hujum qiluvchi xlor radikali hosil bo'ladi va hokazo.
Ketma-ket o'zgarishlar zanjirini ifodalovchi reaktsiyalar zanjirli reaksiyalar deyiladi. Zanjir reaktsiyalari nazariyasini ishlab chiqqanligi uchun ikki taniqli kimyogar - vatandoshimiz N. N. Semenov va ingliz S. A. Xinshelvud Nobel mukofotiga sazovor bo'lishdi.
Xlor va metan o'rtasidagi almashtirish reaktsiyasi xuddi shunday davom etadi:
Organik va noorganik moddalarning yonish reaksiyalarining aksariyati, suv, ammiak sintezi, etilen, vinilxloridning polimerizatsiyasi va boshqalar radikal mexanizm bilan boradi.
2. Reaksiya jarayonida allaqachon mavjud bo'lgan yoki hosil bo'lgan ionlar o'rtasida ion reaktsiyalari sodir bo'ladi.
Oddiy ion reaktsiyalari eritmadagi elektrolitlar orasidagi o'zaro ta'sirdir. Ionlar faqat eritmalardagi elektrolitlar dissotsiatsiyasida emas, balki ta'sir ostida ham hosil bo'ladi elektr razryadlari, isitish yoki radiatsiya. g-nurlari, masalan, suv va metan molekulalarini molekulyar ionlarga aylantiradi.
Boshqa ion mexanizmiga ko'ra galogen vodorod, vodorod, galogenlarning alkenlarga qo'shilishi, spirtlarning oksidlanishi va suvsizlanishi, spirt gidroksilini galogen bilan almashtirish reaksiyalari sodir bo'ladi; aldegidlar va kislotalarning xossalarini xarakterlovchi reaksiyalar. Bunday holda, ionlar qutbli kovalent bog'lanishlarning geterolitik bo'linishi natijasida hosil bo'ladi.
VIII. Energiya turiga ko'ra
Reaksiyani boshlash quyidagilarga bo'linadi:
1. Fotokimyoviy reaksiyalar. Ular yorug'lik energiyasidan boshlanadi. Yuqorida ko'rib chiqilgan HCl sintezining fotokimyoviy jarayonlari yoki metanning xlor bilan reaksiyasiga qo'shimcha ravishda, bularga atmosferani ikkilamchi ifloslantiruvchi sifatida troposferada ozon ishlab chiqarish kiradi. Bu holatda asosiy rol azot oksidi (IV) bo'lib, u yorug'lik ta'sirida kislorod radikallarini hosil qiladi. Ushbu radikallar kislorod molekulalari bilan o'zaro ta'sir qiladi, natijada ozon hosil bo'ladi.
Ozon hosil bo'lishi yorug'lik etarli bo'lganda sodir bo'ladi, chunki NO kislorod molekulalari bilan bir xil NO 2 ni hosil qilishi mumkin. Ozon va boshqa ikkilamchi havo ifloslantiruvchi moddalarning to'planishi fotokimyoviy tutunga olib kelishi mumkin.
Ushbu turdagi reaktsiya, shuningdek, sodir bo'ladigan eng muhim jarayonni ham o'z ichiga oladi o'simlik hujayralari, - fotosintez, uning nomi o'zi uchun gapiradi.
2. Radiatsiya reaksiyalari. Ular yuqori energiyali nurlanish - rentgen nurlari, yadro nurlanishi (g-nurlari, a-zarralar - He 2+ va boshqalar) bilan boshlanadi. Radiatsiya reaksiyalari yordamida juda tez radiopolimerlanish, radioliz (radiatsion parchalanish) va boshqalar amalga oshiriladi.
Masalan, benzoldan fenolni ikki bosqichli ishlab chiqarish o‘rniga uni nurlanish ta’sirida benzolni suv bilan reaksiyaga kiritish orqali olish mumkin. Bunday holda, suv molekulalaridan [OH] va [H] radikallari hosil bo'ladi, ular bilan benzol fenol hosil qiladi:
C 6 H 6 + 2[OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O
Kauchukni vulkanizatsiya qilish radiovulkanizatsiya yordamida oltingugurtsiz amalga oshirilishi mumkin va natijada olingan kauchuk an'anaviy kauchukdan yomonroq bo'lmaydi.
3. Elektrokimyoviy reaksiyalar. Ular tomonidan boshlangan elektr toki. Taniqli elektroliz reaktsiyalariga qo'shimcha ravishda biz elektrosintez reaktsiyalarini ham ko'rsatamiz, masalan, reaktsiyalar sanoat ishlab chiqarish noorganik oksidlovchi moddalar
4. Termokimyoviy reaksiyalar. Ular issiqlik energiyasidan boshlanadi. Bularga barcha endotermik reaktsiyalar va ko'plab ekzotermik reaksiyalar kiradi, ularning boshlanishi issiqlikning dastlabki ta'minotini, ya'ni jarayonning boshlanishini talab qiladi.
Yuqorida muhokama qilingan kimyoviy reaktsiyalarning tasnifi diagrammada aks ettirilgan.
Kimyoviy reaksiyalarning tasnifi, boshqa barcha tasniflar kabi, shartli hisoblanadi. Olimlar reaksiyalarni o'zlari aniqlagan belgilarga ko'ra ma'lum turlarga ajratishga kelishib oldilar. Ammo ko'pchilik kimyoviy transformatsiyalar bilan bog'liq bo'lishi mumkin turli xil turlari. Masalan, ammiak sintezi jarayonini xarakterlaymiz.
Bu tizimdagi bosimning pasayishi bilan yuzaga keladigan birikma reaktsiyasi, redoks, ekzotermik, teskari, katalitik, geterogen (aniqrog'i, geterogen-katalitik). Jarayonni muvaffaqiyatli boshqarish uchun taqdim etilgan barcha ma'lumotlarni hisobga olish kerak. O'ziga xos kimyoviy reaktsiya har doim ko'p sifatga ega va har xil xususiyatlar bilan tavsiflanadi.
Har bir o'qituvchi darsga vaqt etishmasligi muammosiga duch keladi. Aniqrog'i, u hatto bunga duch kelmaydi, lekin uning surunkali etishmovchiligi sharoitida doimo ishlaydi. Bundan tashqari, yillar davomida ikkinchisi siqilish tufayli doimiy ravishda oshib boradi o'quv materiali, kimyoni o'rganishga ajratilgan soatlar sonini qisqartirish va o'rganish vazifalarini murakkablashtirish, talabaning shaxsiga turli xil rivojlanish ta'sirini ta'minlash uchun mo'ljallangan.
Bu tobora kuchayib borayotgan qarama-qarshilikni bartaraf etish uchun, bir tomondan, o'quvchiga ta'limning ahamiyatini, unga shaxsiy qiziqish zarurligini va uni egallashda o'z-o'zini harakat qilish istiqbollarini ishonchli tarzda ochib berish muhimdir. Boshqa tomondan, maktabda olib boriladigan o'quv jarayonini (ETP) faollashtirish. Birinchisiga, agar mashg‘ulot shunday tuzilgan bo‘lsa, talaba o‘zini O‘QITISh SUB’YEKTI, ya’ni o‘quv dasturi ishtirokchisi sifatida, uning maqsadlarini tushunadigan va qabul qiladigan, qanday qilishni biladigan tarzda tuzilgan bo‘lsa, erishish mumkin. ularga erishadi va bu usullar doirasini kengaytirishga intiladi. Shunday qilib, talabani o'rganish sub'ektiga aylantirishning etakchi shartlari (kimyoni fanga asoslangan o'qitish doirasida) uning ko'rib chiqilayotgan ta'lim masalalari mazmuni va uni o'zlashtirish usullari bo'yicha kompetentsiyasi va yaxlitlikka erishishga yo'naltirilganligidir. mavzu bo'yicha bilim.
Yuklab oling:
Ko‘rib chiqish:
Noorganik va organik kimyoda kimyoviy reaksiyalarning tasnifi.
/yosh o'qituvchiga yordam berish uchun/
Maqsad: talabalarning kimyoviy reaktsiyalarni tasniflash yondashuvlari haqidagi bilimlarini tizimlashtirish. Ta'lim maqsadlari: · kimyoviy reaksiyalarni mezon bo'yicha tasniflash haqidagi ma'lumotlarni takrorlash va umumlashtirish - boshlang'ich va natijada moddalar soni; Kimyoviy reaksiyalarda moddalar massasi va energiyaning saqlanish qonuniyatlarini deb hisoblang maxsus holat tabiatning umuminsoniy qonunining ko'rinishlari.
Ta'lim vazifalari: · amaliyotni bilishda nazariyaning yetakchi rolini isbotlash; · o‘quvchilarga qarama-qarshi jarayonlar o‘rtasidagi munosabatni ko‘rsatish; · o‘rganilayotgan jarayonlarning muhimligini isbotlash;
Rivojlantiruvchi vazifalar: · taqqoslash, umumlashtirish, tahlil qilish, tizimlashtirish orqali mantiqiy tafakkurni rivojlantirish.
Dars turi: bilimlarni kompleks qo'llash darsi.
Usul va texnikalar: suhbat, qog'oz ishlari, frontal tekshiruv.
Darsning borishi I. Tashkiliy lahza
II. Motivatsiya ta'lim faoliyati talabalar, mavzu xabari, darsning maqsadi, vazifalari.
III. Talabalarning faktik materiallar bo'yicha bilimlarini tekshirish.
Frontal suhbat: 1. Kimyoviy reaksiyalarning qanday turlarini bilasiz? (parchalanish, birikma, almashtirish va almashinish reaksiyalari). 2. Parchalanish reaksiyasiga ta’rif bering? (Ajralish reaksiyalari bir murakkab moddadan ikki yoki undan ortiq yangi oddiy yoki unchalik murakkab boʻlmagan moddalar hosil boʻladigan reaksiyalardir). 3. Murakkab reaksiyaga ta’rif bering? (Murakkab reaktsiyalar - bu ikki yoki undan ortiq moddalar yana bitta murakkab moddani hosil qiladigan reaktsiyalar). 4. O‘rin almashish reaksiyasiga ta’rif bering? (O`rnini bosish reaksiyalari - oddiy moddaning atomlari murakkab moddadagi elementlardan birining atomlari o`rnini bosadigan reaksiyalar). 5Almashinuv reaksiyasini aniqlang? (Almashtirish reaksiyalari - bu ikkita murakkab moddaning tarkibiy qismlari almashinadigan reaktsiyalar). 6. Bu tasnif nimaga asoslanadi? (tasniflashning asosi - boshlang'ich va hosil bo'lgan moddalar soni)
IV. Talabalarning asosiy tushunchalar, qonunlar, nazariyalar haqidagi bilimlarini, ularning mohiyatini tushuntirish qobiliyatini tekshirish.
- Kimyoviy reaksiyalarning mohiyatini tushuntiring. (Kimyoviy reaksiyalarning mohiyati boshlang‘ich moddalardagi bog‘lanishlarning uzilishi va reaksiya mahsulotlarida yangi kimyoviy bog‘larning paydo bo‘lishiga bog‘liq. Shu bilan birga, har bir element atomlarining umumiy soni doimiy bo‘lib qoladi, shuning uchun uning massasi moddalar kimyoviy reaktsiyalar natijasida o'zgarmaydi.)
- Bu naqsh kim va qachon yaratilgan? (1748 yilda rus olimi M.V. Lomonosov - moddalar massasining saqlanish qonuni).
V. Bilimlarni idrok etish chuqurligini, umumlashtirish darajasini tekshirish.
Vazifa: kimyoviy reaksiya turini aniqlang (birikma, parchalanish, almashtirish, almashish). Xulosalaringiz uchun tushuntirish bering. Koeffitsientlarni tartibga soling. (AKT)
VARIANT 1 | VARIANT 2 | VARIANT 3 |
|
Mg + O 2 = MgO | Fe + CuCl 2 = Cu + FeCl2 | Cu + O 2 = CuO |
|
K + H 2 O = KOH + H2 | 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 + H2S = 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 Organik kimyoda kimyoviy reaksiyalarning tasnifi.
Javob: Noorganik kimyoda birikma reaksiyalari va organik kimyoda bunday reaksiyalar koʻpincha qoʻshilish reaksiyalari deb ataladi (Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning ikki yoki undan ortiq molekulalari bittaga birikadigan reaksiyalar) Ular odatda qoʻsh yoki uch bogʻlanishni oʻz ichiga olgan birikmalarni oʻz ichiga oladi. Qo'shilish reaksiyalarining turlari: gidrogenlash, gidratlanish, gidrogalogenlash, galogenlash, polimerlanish. Bunday reaktsiyalarga misollar:
1. Gidrogenlanish - vodorod molekulasini ko'p bog'lanishga qo'shish reaktsiyasi:
H 2 C = CH 2 + H 2 → CH 3 - CH 3
etilen etan
NS ≡ CH + H 2 → CH 2 = CH 2
asetilen etilen
2. Gidrogalogenlanish - galogen vodorodni ko'p bog'lanishga qo'shish reaktsiyasi
H 2 C = CH 2 + HCl → CH 3 ─CH 2 Cl
etilen xloroetan
(V.V. Markovnikov qoidasiga ko'ra)
H 2 C = CH─CH 3 + HCl→ CH 3 ─CHCl─CH 3
propilen 2 - xlorpropan
HC≡CH + HCl → H 2 C=CHCl
asetilen vinilxlorid
HC≡C─CH 3 + HCl → H 2 C=CCl─CH 3
propin 2-xloropropen
3.Hidratlanish - suvning ko'p bog'lanish orqali qo'shilish reaktsiyasi
H 2 C = CH 2 + H 2 O → CH 3 ─CH 2 OH (asosiy alkogol)
eten etanol
(propen va boshqa alkenlarning gidratlanishi ikkilamchi spirtlarni hosil qiladi)
HC≡CH + H 2 O → H 3 C─CHO
atsetilen aldegid - etanal (Kucherov reaktsiyasi)
4.Galogenlanish - ko'p bog'ga galogen molekulasini qo'shish reaksiyasi
H 2 C = CH─CH 3 + Cl 2 → CH 2 Cl─CHCl─CH3
propilen 1,2 - dikloropropan
HC≡C─CH 3 + Cl 2 → HCCl=CCl─CH 3
propin 1,2-dikloropropen
5.Polimerlanish - past molekulyar massaga ega bo'lgan moddalar molekulalari bir-biri bilan qo'shilib, yuqori molekulyar massali moddalar molekulalarini hosil qiladigan reaktsiyalar.
n CH 2 =CH 2 → (-CH 2 -CH 2 -)n
Etilen polietilen
B: Organik kimyoda parchalanish (eliminatsiya) reaksiyalariga quyidagilar kiradi: suvsizlanish, suvsizlanish, kreking, degidrogalogenlanish.
Tegishli reaksiya tenglamalari:
1. Suvsizlanish (suvni olib tashlash)
C 2 H 5 OH → C 2 H 4 + H 2 O (H 2 SO 4)
2.Dehidrogenatsiya (vodorodni yo'q qilish)
C 6 H 14 → C 6 H 6 + 4 H 2
geksan benzol
3.Yorilish
C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8
oktanli butan buten
4. Dehidrogalogenatsiya (galogen vodorodni yo'q qilish)
C 2 H 5 Br → C 2 H 4 + HBr (NaOH, spirt)
Brometan etilen
Savol: Organik kimyoda o‘rin almashish reaksiyalari kengroq tushuniladi, ya’ni bir atom emas, balki atomlar guruhi almashtirilishi mumkin yoki atom emas, balki atomlar guruhi almashinishi mumkin. Almashtirish reaksiyalarining turlariga nitrlash va galogenlash kiradi to'yingan uglevodorodlar, aromatik birikmalar, spirtlar va fenollar:
C 2 H 6 + Cl 2 → C 2 H 5 Cl + HCl
etan xloroetan
C 2 H 6 + HNO 3 → C 2 H 5 NO 2 + H 2 O (Konovalov reaktsiyasi)
etan nitroetan
C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr
benzol bromobenzol
C 6 H 6 + HNO 3 → C 6 H 5 NO 2 + H 2 O
benzol nitrobenzol
C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O
Etanol xloroetan
C 6 H 5 OH + 3Br 2 → C 6 H 2 Br 3 + 3HBr
fenol 2,4,6 - tribromofenol
D: Organik kimyoda almashinish reaksiyalari spirtlar va karboksilik kislotalarga xosdir
HCOOH + NaOH → HCOONa + H 2 O
formik kislota natriy formati
(neytralizatsiya reaktsiyasi)
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH↔ CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
sirka etanol etil sirka kislotasi
(esterifikatsiya reaktsiyasi ↔ gidroliz)
VII ZUNni ta'minlash
- Temir gidroksidi (3) qizdirilganda reaktsiya sodir bo'ladi
- Alyuminiyning sulfat kislota bilan o'zaro ta'siri reaksiyaga ishora qiladi
- Sirka kislotaning magniy bilan o'zaro ta'siri reaksiyaga ishora qiladi
- Transformatsiyalar zanjiridagi kimyoviy reaksiyalar turini aniqlang:
(AKTdan foydalanish)
A) Si→SiO 2 →Na 2 SiO 3 →H 2 SiO 3 →SiO 2 →Si
B) CH 4 → C 2 H 2 → C 2 H 4 → C 2 H 5 OH → C 2 H.
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 har bir kimyoviy element atomlarining umumiy soni va uning izotopik tarkibi o'zgarmaydi. Yadro reaktsiyalari boshqa masala - atom yadrolarining boshqa yadrolar yoki elementar zarralar bilan o'zaro ta'siri natijasida aylanish jarayonlari, 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 ahamiyatga ega, 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 yoʻli bilan 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 to'yingan birikmalarning eng xarakterli xususiyatini, xususan metanni, uning vodorod atomlarini halogen atomlari bilan almashtirish qobiliyatini keltiramiz:
$CH_4+Cl_2(→)↖(hn)(CH_3Cl)↙(xlorometan)+HCl$,
$CH_3Cl+Cl_2→(CH_2Cl_2)↙(diklorometan)+HCl$,
$CH_2Cl_2+Cl_2→(CHCl_3)↙(triklorometan)+HCl$,
$CHCl_3+Cl_2→(CCl_4)↙(uglerod tetraklorid)+HCl$.
Yana bir misol, aromatik birikmaning (benzol, toluol, anilin) bromlanishi:
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 oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining yorqin misoli aldegidlarning xossalaridir:
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 reaktsiyalari:
$Li_2O+H_2O=2LiOH;$
- 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.
Bu sharoitda qaytar reaktsiyalar bir vaqtning o'zida ikkita qarama-qarshi yo'nalishda sodir bo'ladi.
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 barcha esterifikatsiya reaktsiyalari (teskari jarayon, siz bilganingizdek, gidroliz deb ataladi) va gidrolizlanishi. Qaytaruvchanlik tirik organizmdagi eng muhim jarayon - metabolizm yotadi.
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 eskilari parchalanib, yangilari hosil boʻladi. kimyoviy bog'lanishlar moddalar qurilgan zarralar ("hajmlar, ionlar") o'rtasida (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. Oddiyroq molekula (ko'pincha noorganik modda, reagent) bir nechta bog'lanish yorilishi yoki halqani ochish joyiga 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.Birikish 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 karboksilik kislotalarning kimyoviy harakatini taxmin qiling. 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 ko'ra 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. Efirlarning gidrolizi:
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 kimyoda kimyoviy reaktsiyalar turli mezonlarga ko'ra tasniflanadi.
1. Oksidlanish holatining o'zgarishi bilan elementlarning oksidlanish darajasining o'zgarishi bilan yuzaga keladigan oksidlanish-qaytarilish va oksidlanish darajasi o'zgarmagan holda davom etadigan kislota-asosga aylanadi.
2. Jarayonning tabiati bo'yicha.
Parchalanish reaksiyalari kimyoviy reaksiyalardir oddiy molekulalar murakkabroqlaridan olinadi.
Murakkab reaktsiyalar Bir necha oddiylaridan murakkab birikmalar olinadigan kimyoviy reaksiyalar.
Almashtirish reaksiyalari molekuladagi atom yoki atomlar guruhi boshqa atom yoki atomlar guruhi bilan almashinadigan kimyoviy reaksiyalardir.
Almashinuv reaktsiyalari elementlarning oksidlanish darajasini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan va almashinuvga olib keladigan kimyoviy reaktsiyalar komponentlar reaktivlar.
3. Iloji bo'lsa, teskari yo'nalishda teskari va qaytarilmas oqimga o'ting.
Ba'zi reaktsiyalar, masalan, etanolning yonish reaktsiyasi, amalda qaytarilmas, ya'ni. qarama-qarshi yo'nalishda oqishi uchun sharoit yaratib bo'lmaydi.
Biroq, jarayonning shartlariga qarab, oldinga va teskari yo'nalishda sodir bo'lishi mumkin bo'lgan ko'plab reaktsiyalar mavjud. To'g'ri va teskari yo'nalishda sodir bo'lishi mumkin bo'lgan reaktsiyalar deyiladi qaytariladigan.
4. Bog'larning parchalanish turi bo'yicha - gomolitik(teng bo'shliq, har bir atom bitta elektron oladi) va geterolitik(teng bo'lmagan bo'shliq - bir juft elektron oladi).
5. Termal effektda ekzotermik(issiqlik chiqarish) va endotermik(issiqlik yutilishi).
Murakkab reaktsiyalar odatda ekzotermik, parchalanish reaktsiyalari esa endotermik bo'ladi. Kamdan kam istisno - azotning N 2 + O 2 = 2NO - Q kislorod bilan endotermik reaktsiyasi.
6. Fazalarning yig'ilish holatiga ko'ra.
Bir hil(reaktsiya bir fazada, interfeyslarsiz sodir bo'ladi; reaktsiyalar gazlarda yoki eritmalarda).
Heterojen(interfeysda sodir bo'ladigan reaktsiyalar).
7. Katalizatordan foydalanish bo'yicha.
Katalizator kimyoviy reaktsiyani tezlashtiradigan, ammo kimyoviy jihatdan o'zgarmagan moddadir.
Katalitik katalizatordan foydalanmasdan ular amalda ketmaydi va katalitik bo'lmagan.
Organik reaksiyalarning tasnifi
|
Reaktsiya turi |
Radikal |
Nukleofil (N) |
Elektrofil (E) |
|
O'zgartirish (S) |
Radikal almashtirish (S R) |
Nukleofil almashtirish (S N) |
Elektrofil almashtirish (S E) |
|
Ulanish (A) |
Radikal ulanish (A R) |
Nukleofil qo'shilish (A N) |
Elektrofil ulanish (A E) |
|
Eliminatsiya (E) (eliminatsiya) |
Radikal otryad (ER) |
Nukleofil eliminatsiya (E N) |
Elektrofilni yo'q qilish (E E) |
Elektrofil reaktsiyalar - bu organik birikmalarning elektrofillar - butun yoki fraksiyonel musbat zaryadni olib yuruvchi zarralar bilan geterolitik reaktsiyalari. Ular elektrofil almashtirish va elektrofil qo'shilish reaktsiyalariga bo'linadi. Masalan,
H 2 C = CH 2 + Br 2 BrCH 2 – CH 2 Br
Nukleofil reaktsiyalar - bu organik birikmalarning nukleofillar bilan geterolitik reaktsiyasi - butun yoki qisman manfiy zaryadni olib yuruvchi zarralar. Ular nukleofil almashtirish va nukleofil qo'shilish reaktsiyalariga bo'linadi. Masalan,
CH 3 Br + NaOH CH 3 OH + NaBr
Masalan, radikallar ishtirokidagi radikal (zanjirli) kimyoviy reaksiyalar deyiladi
