МОУ «Михайловская средняя общеобразовательная школа»

2007 год

Классификация химических реакций Классификация химических реакций гораздо более многопланова, в ее основу гораздо более многопланова, в ее основу могут быть положены различные признаки: могут быть положены различные признаки: число и состав реагентов и продуктов число и состав реагентов и продуктов реакции, ее тепловой эффект, обратимость реакции, ее тепловой эффект, обратимость и др. Так же многие из химических реакций и др. Так же многие из химических реакций носят чье либо имя. Любые из этих носят чье либо имя. Любые из этих признаков могут быть отнесены к реакциям признаков могут быть отнесены к реакциям с участием как неорганических, так и с участием как неорганических, так и органических веществ.органических веществ.

Именно поэтому мы ставим перед собой Именно поэтому мы ставим перед собой цель рассмотреть все типы и цель рассмотреть все типы и разновидности химических реакций. разновидности химических реакций. Познакомиться с открывателями некоторых Познакомиться с открывателями некоторых из них.из них.

Рассмотреть классификацию неорганических

химических реакций

Рассмотреть классификацию органических

химических реакций

Рассмотреть признаки изменений химических

реакций

Рассмотреть некоторые из именных реакций

•Что такое химические реакции?

•Неорганические химические реакции1) Экзотермические и эндотермическ

ие реакции.2)2) Необратимые реакции и Необратимые реакции и

обратимые реакцииобратимые реакции3)3) Реакции соединения и реакции Реакции соединения и реакции

разложения.разложения.4) Реакции замещения.5)5) Реакции обмена.Реакции обмена.6)6) Катализаторы и ингибиторы.Катализаторы и ингибиторы.7) Окислительно-восстановительные

реакции8)8) Внутримолекулярные реакцииВнутримолекулярные реакции9)9) Реакции Реакции

диспропорционированиядиспропорционирования

•Органические химические реакции

1) Реакции присоединения (Полимеризации)

2) Реакции разложения.3) Реакции замещения.4) Реакции отщепления (Элиминиров

ания)5) Реакции изомеризации6) Реакции этерификации7)7)Внутримолекулярные реакции. Внутримолекулярные реакции.

Экзо- и эндотермические Экзо- и эндотермические реакцииреакции

•Вывод

•Список литературы

Именные Именные химические химические реакцииреакции

Химические реакцииХимические реакции – это реакции это реакции процессы в результате которых из одних процессы в результате которых из одних веществ образуются другие, отличающиеся веществ образуются другие, отличающиеся от исходных по составу или строению.от исходных по составу или строению.

Впрочем, такое определение нуждается в Впрочем, такое определение нуждается в одном существенном дополнении. В одном существенном дополнении. В ядерном реакторе или в ускорителе тоже ядерном реакторе или в ускорителе тоже одни вещества превращаются в другие, но одни вещества превращаются в другие, но такие превращения химическими не такие превращения химическими не называют. называют.

При протекании химических реакций не происходит изменение числа атомов того или иного элемента, взаимопревращения изотопов. С этой точки зрения особый тип процессов представляют ядерные реакции. Ядерные реакции можно условно разделить на три основных типа.

Расщепление ядер. При бомбардировке элементарными частицами тяжелые ядра могут распадаться на два ядра других элементов.

Например, облучение урана-235 потоком нейтронов приводит к образованию ядер атомов криптона и бария, а также трех нейтронов, способных вызывать цепную ядерную реакцию : U + n = Kr + Ba + 3 n

23592

10

9336

14056

10

Термоядерный синтез. При высоких температурах ядра атомов могут соединяться в более тяжелые ядра:

Например: Н + Н = Kr + Не + n21

9336

10

31

42

Большинство ядерных реакций сопровождается выделением

колоссального количества энергии, что и обусловливает их соответствующее

применение.

Экзотермические реакцииЭкзотермические реакции (от латинского "экзо" – наружу) – это реакции, протекающие с выделением теплоты.

Частным случаем экзотермических реакций является реакция горения- экзотермические реакции, протекающие с выделением света:

2Mg + O2 = 2MgO + Q

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O +Q

Как правило, почти все реакции соединения протекают с выделением теплоты.

Едва ли не единственным исключением является реакция соединения азота с кислородом в оксид азота (II), которая протекает с поглощением теплоты:

N2 + O2 2NO - Q

Эндотермические реакцииЭндотермические реакции (от "эндо" – внутрь) – это реакции, протекающие с поглощением теплоты.

Реакции разложения за небольшим исключением являются эндотермическими. Например, обжиг известняка – эндотермическая реакция:

CaCO3 = CaO + CO2 -Q

Теплоту, которая выделяется или поглощается в результате химической реакции, называют тепловым эффектомтепловым эффектом.

Химические уравнения, в которых указан тепловой эффект реакции, называют термохимическимитермохимическими.

К ним относят сравнительно немного реакций. Это, например, реакции горения или реакции в растворах электролитов, протекающие в полном соответствии с

- - химические реакции, которые протекают одновременно в двух противоположных направлениях – прямом и обратном.

В отличие от необратимых реакций, они составляют более многочисленную группу.

Среди обратимых реакций, используемых для получения важнейших химических продуктов, можно назвать реакцию синтеза оксида серы(Vl):

2SO2 + O2 ↔ 2SO3 + Q

- - химические реакции, в результате которых исходные вещества практически полностью превращаются в конечные продукты.

правилом Бертолле, т.е. только в том случае, если в результате образуется осадок, газ или малодиссоциирующее вещество (например, вода).

Реакции соединенияРеакции соединения – это реакции, в результате которых из двух и более веществ образуется одно более сложное вещество.В неорганической химии всё многообразие реакций соединения можно рассмотреть, например, на блоке реакций получения серной кислоты из серы. 11.. Получение оксида серы (Vl) – из двух простых веществ образуется одно

сложное: S + O2 = SO2

22.. Получение оксида серы (Vl) – из простого и сложного веществ образуется одно сложное: 2SO2 + O2 ↔ 2SO3

3.3. Получение серной кислоты – из двух сложных веществ образуется одно сложное: SO3 + H2O = H2SO4

Реакции разложенияРеакции разложения – это реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ.

В неорганической химии всё многообразие таких реакций можно рассмотреть на блоке реакций получения кислорода лабораторными способами.

11.. Разложение оксида ртути (lI) при нагревании: HgO = 2Hg + O2 ↑

22.. Разложение пероксида водорода: 2H2O2 = 2H2O + O2 ↑

33.. Разложение перманганата калия при нагревании: 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 +O2 ↑

Реакции замещенияРеакции замещения – это реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе.

В неорганической химии примером таких процессов может служить блок реакций, характеризующих, например, свойства металлов.

1.1. Взаимодействие щелочных и щелочноземельных металлов с водой:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2

3.3. Взаимодействие металлов с растворами солей:

Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4

2.2. Взаимодействие металлов с растворами кислот:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

4.4. Металлотермия – вытеснение более активными металлами менее активных из них оксидов:

2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe

Реакции обменаРеакции обмена – это реакции, в которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями.

Эти реакции характеризуют свойства в первую очередь электролитов и в растворах протекают по правилу Бертолле.

1.1. В результате реакции обмена между растворами иодида натрия и нитрата свинца (ll) образуется красивый золотисто–жёлтый осадок иодида свинца (ll) .

2NaI + Pl(NO3)2 = PbI2 + 2NaNO3

2.2. Если в раствор кислоты прилить раствор, содержащий карбонат-ион, то можно заметить образование газа:

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 +H2O

3.3. Если к раствору щелочи добавить несколько капель фенолфталеина (окраска станет малиновой), а затем прилить

кислоты, раствор обесцветится, так как произойдёт

реакция нейтрализации:

KOH + HNO3 = KNO3 + H2O

Вещества, которые изменяют скорость химической реакции, оставаясь к концу её неизменными, называют катализаторами.Оксид марганца (lV) является катализатором разложения пероксида водорода.Процесс изменения скорости химических реакций с помощью катализатора называют катализом, а реакции, идущие с участием катализатора, - каталитическими. При добавлении катализаторов в смесь реагентов скорость реакции увеличивается в десятки и сотни раз, но в итоге реакции сами катализаторы остаются неизменными по форме, цвету, объёму и массе.Катализаторы широко используют в химической промышленностив химической промышленности, так как они позволяют повысить производительность химических процессов, уменьшить стоимость химической аппаратуры, сделать производство экологически более чистым и экономически выгодным.

Помимо катализаторов, которые увеличивают скорости химических реакций, есть вещества, которые их уменьшают – ингибиторыингибиторы.

Биологические катализаторы белковой природы называют ферментамиферментами..

Ферменты ускоряют жизненно важные химические процессы в клетках

организмов.

Особенность ферментов состоит в том, что они действуют в строго определённом интервале температур и в строго определённой среде. Например, фермент слюны птиалин действует на крахмал пищи лучше всего при температуре 35 – 40С.

Это объясняет, почему в инструкциях по применению стиральных порошков, содержащих ферменты, рекомендуется строго придерживаться указанного интервала температур.

Окислительно – восстановительнымиОкислительно – восстановительными называют реакции, протекающие с изменением степеней окисления элементы, образующих вещества, участвующие в реакции. К ним относят все реакции замещения, а также те реакции, соединения и разложения, в которых участвует хотя бы одно простое вещество.

Степенью окисленияСтепенью окисления называют условный заряд атомов химического элемента в соединении, вычисленный на основе предположения, что оно состоит только из простых ионов.

Элементы или вещества, отдающие электроны, называют восстановителямивосстановителями. В ходе реакции они окисляютсяокисляются.

Элементы вещества, принимающие электроны, называют окислителямиокислителями. В ходе реакции они восстанавливаютсявосстанавливаются.

К внутримолекулярным реакциям относятся такие реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в одном и том же веществе. В этом случае атом с более положительной степенью окисления окисляет атом с меньшей степенью окисления. Такими являются реакции термического разложения.

Например:

Сюда же следует отнести и разложение веществ, в которых атомы одного и того же элемента имеют разные степени окисления:

2NaNO3 = 2NaNO2 + O2

+5 -2 +3 0

2KClO3 = 2KCl + O3

+5 -2 -1 0

(NH4)2CrO7 = N2 + CrO3 + 4H2O-3 +6 0 +3

NH4NO2 = N2 + 2H2O+3-3 0

NH4NO3 = N2O + 2H2O-3 +5 +1

Диспропорция – отсутствие пропорциональности, несоразмеренности.

Протекание таких реакций сопровождается одновременным увеличением и уменьшением степени окисления атомов одного и того же элемента. При этом исходное вещество образует соединения, одно из которых содержит атомы с более высокой, а другое с более низкой степенями окисления.

Эти реакции возможны для веществ, содержащих атомы с промежуточной степенью окисления

Например:Например: 3K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2 + KOH+6 +7 +4

К реакциям диспропорционирования относятся и такие часто встречающиеся, как:

Mn – 1e = Mn 2

Mn + 2e = Mn 1

+6 +7

+6 +4

3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O

Cl2 + H2O ↔ HClO + HCl

+3 +5 +2

0+1 -1

Раньше реакции диспропорционирования называли реакциями самоокисления – самовосстановления.

Реакции присоединения – реакции, при которых из двух и более исходных веществ образуется один продукт взаимодействия

К реакциям присоединения относятся реакции полимеризации.

Полимеризация – это последовательное соединение одинаковых молекул в более крупные.

Реакции полимеризации характерны для непредельных соединений. Например: из этилена образуется высокомолекулярное

вещество – полиэтилен. Соединение молекул этилена происходит по месту

разрыва двойной связи:СН2=СН2 + СН2=СН2 + СН2=СН2 +… –СН2 –СН2– + –СН2–СН2– + –СН2–СН2– +…

–СН2–СН2–СН2–СН2–СН2–СН2–…

Сокращенно уравнение записывается так: n СН2=СН2 (–СН2 –СН2–)n

К концам таких молекул (макромолекул) присоединяются какие-нибудь свободные атомы или радикалы (например, атома водорода из этилена). Продукт реакции полимеризации называется полимером (от греч. поли – много, мерос - часть), а исходное вещество, вступающее в реакцию полимеризации – мономером.

Полимер – вещество с очень высокой молярной массой, молекула которого состоит из большого числа повторяющихся группировок, имеющих одинаковое строение. Эти группировки называют элементарными звеньями или структурными единицами.

Например, элементарным звеном полиэтилена является группировка атомов –СН2–СН2–

Число элементарных звеньев, повторяющихся в макромолекуле, называется степенью полимеризации. В зависимости от степени полимеризации из одних и тех же мономеров можно получать вещества с различными свойствами.

Если в реакции полимеризации

принимает участие небольшое число

молекул, то образуются низкомолекулярные вещества, например,

димеры, тримеры

Так, полиэтилен с короткими цепями (n = 20) является жидкостью,

обладающей смазочными свойствами. Полиэтилен с длиной

цепи в 1500 – 2000 звеньев представляет собой твердый, но

гибкий пластический материал, из которого можно получать пленки,

изготовлять бутылки и другую посуду, эластичные трубы… Полиэтилен с

длиной цепи в 5 – 6 тыс. звеньев является твердым веществом, из

которого можно готовить литые изделия, жесткие трубы, прочные

нити.

- это такие реакции, при которых из одного исходного вещества образуются два или более продукта.

Исходное веществоИсходное вещество в реакциях такого типа должно

быть сложное, а образующиеся веществаобразующиеся вещества

могут быть как простыми, так и сложными.

- это реакции, в которых атомы - это реакции, в которых атомы простого вещества замещают в простого вещества замещают в

сложном веществе атомы какого-нибудь сложном веществе атомы какого-нибудь элемента в сложном веществе.элемента в сложном веществе.

Поскольку в реакциях замещения в качестве одного из реагентов обязательно участвует простое вещество, все превращения такого типа являются окислительно-восстановительными.

Ca2+ 2C17H35COONa→Ca(C17H35COO)2↓ + 2Na+

Реакции, в результате которых из молекулы исходного соединения образуются молекулы нескольких новых веществ, называют реакциями отщеплениями или элиминирования.

Дегидрирование:

CH3CH3 CH2=CH2 + H2400-600 °C, Al2, O3

Дегидратация:

CH3–CH2OH CH2=CH2 + H2O170 °C, H2SO4

Дегидрохлорирование:

CH3–CH2Cl CH2=CH2 + HClNaOH, спирт

Реакции, в результате которых из молекул одного вещества образуются молекулы других веществ того же качественного и количественного состава, т.е. с той же молекулярной формулой, называют реакциями изомеризации.

CH3–CH2–CH2 – CH2 – CH3

CH3–CH–CH2–CH3

450 °C, AlCl3

CH3

450 °C, AlCl3

Некоторые реакции изомеризации называют перегруппировками. Например, получение одного из важнейших полимеров – капрона – на одной из стадий включает такую реакцию.

Перегруппировка Бекмана:

о+NH2OH

-H2Oциклогексанол

N–OH

циклогексаноноксим

перегруппировка

перегруппировкао

N

Н

капролактам

Реакции, в ходе которых все атомы сохраняют свои степени окисления, называют реакциями этерификации

HCOOH + CH3OH HCOOCH3 + H2O

CH3OH + HCl CH3Cl + H2O

CH3Cl + 2NH3 CH3NH2 + NH4Cl

Реакции этерификации характерны не только для карбоновых, но и для минеральных кислот.

2C2H5OH + SO2

OH

OHSO2

C2H5OC2H5O + H2O

Реакции, в которых и окисляющийся и восстанавливающийся атомы входят в состав одного и того же вещества

НАПРИМЕРНАПРИМЕР: взрыв тринитрата глицерина сопровождается изменением степеней окисления трех атомов: углерода, азота и кислорода

CH2–O–NO2

CH–O–NO2

CH2–O–NO2

-1 +5

0 +5

-1 +5

4 12CO2 + 6N2 + 10H2O + O2

+4 0 0

Реакции, протекающие с выделением тепловой энергии, называют экзотермическимиэкзотермическими, с поглощением теплоты – эндотермическимиэндотермическими.

Уравнение реакции, в котором указан ее тепловой эффект,

называют термохимическимтермохимическим.

CHCH22=CH–CH=CH–CH33 + H + H22 CH CH33–CH–CH22–CH–CH33 + 124 + 124,1 кДж,1 кДж

Вывод:Вывод:

Рассмотрели реакции с участием Рассмотрели реакции с участием органических и неорганических органических и неорганических

веществ; все типы и веществ; все типы и разновидности химических разновидности химических реакций, включая именные реакций, включая именные

реакции.реакции.

1. Артеменко А.И. Органическая химия, 1994г.2. Г.П. Хомченко. Пособие для поступающих в ВУЗы. М: «Новая волна»,

2006 г.3. Годмен А. Иллюстрированный химический словарь, 1988 г.4. Кобазев И.А. Лабораторно-практические занятия по органической

химии, 1958 г.5. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Поков В.А. Начала химии, 1964 г.6. О.С. Габриелян. Химия. Дрофа, 2007 г.7. О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. Химия. Пособие для школьников

старших классов и поступающих в вузы. Дрофа, 2005 г.8. Хайнинг К. Биграфия великих химиков, 1981 г.9. Химический энциклопедический словарь, 1983 г.10. Эппликвист Д., Де Пюи Ч., Райнхарт К. Введение в органическую

химию, 1985

Также всю необходимую информацию можно найти на сайтах:http://www.himikat.ru/http://www.hemi.nsu.ru/