Чому і як йдуть хімічні реакції?

Як протікають хімічні реакції, що змінюється у властивостях речовини, які реакції бувають? Процес хімічних реакцій повинен бути описаний. Це допоможе управляти реакцієй, змінювати механізм і напрямок. Стаття точно описує взаємодію речовин, процеси, що відбуваються під час реакції. У статтю включені лайфхаки.

Хімічною реакцією називається перетворення речовин, при перетворенні відбувається зміна будови, структури речовини і її склад. По закону збереження мас ядра атомів не змінюються, число атомів залишається. Якщо маса втрачена, то значить відбулося виділення енергії. Існують різні описи хімічних реакцій.

Класифікація

Енергетичне (ендотермічне (енергія поглинається) N2 + O2=2NO-Q), екзотермічна (енергія виділяється) 2CH4 + 5O2=2CO2 + 4H2O + Q). У учнів викликає утруднення цей пункт. Ендотермічні – це майже всі реакції розкладання, до екзотермічним можуть ставитися деякі реакції сполуки і горіння, крім реакції з'єднання кисню і азоту.

Число вихідних речовин: реакції, в яких не змінюється якісний склад. (3О22О3) реакції ізомеризації (в органічних сполуках багато реакцій ізомеризації, наприклад, бутан = ізобутан) Зверніть увагу, фізичні явища не потрібно плутати з хімічними, якісний склад не змінюється (кристали йоду плавляться при 114 градусах).

Реакції з'єднання. Реагують кілька речовин, в результаті виходить одне. (CaO +H2O = Ca(OH)2).

Реакції розкладання. Одна речовина під зовнішнім впливом, або в силу своєї нестійкості розкладається на два або більше. Важливо розуміти, що речовин, що утворилися може бути велика кількість (розкладання малахіту з утворення вуглекислого газу, оксиду міді (II) і води).

В реакціях заміщення йде, і зміна ступенів окислення (окислювально-відновні). Атоми однієї речовини заміщають інший атом (Zn + 2HCl = H2 +ZnCl2). Важливо дивитися перед написанням реакції в таблицю електрохімічного ряду напруг металу, якщо метал правіше водню, то він його не витіснить (Ag + HCl = не йде).

Реакції обміну проходять в розчинах електролітів, речовини обмінюються аніонами і катіонами, причому реакція не завжди йде. Реакція протікає, якщо утворюється газ, слабкий електроліт (наприклад, вода або оцтова кислота і т. п.) або осад. Мислити потрібно не записами реакцій, а тим, що є в пробірці. Це можуть бути іони однієї з речовин, які будуть реагувати з іншими у разі утворення газу, осаду або слабкого електроліту. Осад ж може розчинятися в кислотах (не всі).

Фазова класифікація

Простий пункт, але звучить складно. Вливаємо дві рідини в пробірку (припустимо H2SO4 і KOH), утворюється розчинна сіль і вода – рідини. Це гомогенна або однофазна реакція (реакція газів з утворенням газу, твердих речовин і т. п.).

Візьмемо метал (Zn) і опускаємо його в соляну кислоту це вже гетерогенна реакція.

Класифікація по каталізатору

Є каталізатор-каталітична (азот з воднем реагує тільки в присутності відновленого заліза, утворюючи аміак), немає каталізатора – некаталітичні (BaO + CO2 = BaCO3)

По оборотності

Реакції йдуть в єдиному напрямку. Це означає, що речовини які утворилися вже ніяк не можуть перетворитися в прореаговані. Оборотні реакції – продукт може або розкластися, або вихідні речовини прореагувати. (N2 + 3H2 = 2NH3, аміак розкладається з утворенням цих же речовин)

Одні з найскладніших реакцій – це реакції зі зміною ступеня окислення. Реакції можна також систематизувати. Головне знати кінцеві значення ступенів окислення речовин.

Процес реакції

Поговоримо про сам процес реакцій. Хімічна реакція – макроскопічне явище. Воно підпорядковується другому закону термодинаміки (протікають реакції мимовільно ті, які збільшують ентропію Всесвіту) не плутайте ентальпію і ентропію, так як ентропія характеризує розсіювання енергії, безлад. Поняття ентропії дуже складне. Важливо розуміти одне, реакція – це система, в ній реагують речовини, а що таке реагують? Атом речовини складається з протонів і електронів. Речовина може віддавати електрони, приймати, об'єднуючи свої орбіталі, тим самим утворюється зв'язок (їх теж кілька видів). Механізмів реакцій також багато, основне, що потрібно засвоїти з цієї статті – це те, що ядра атомів, що не змінюються (якщо змінюється склад ядра – це вже ядерна реакція), а взаємодіють орбіталі, електрони, або самостійно, або під дією стимулів (тиск, температура, каталізатор).