So identifizieren Sie die 6 Arten chemischer Reaktionen

Chemische Reaktionen sind ein wesentlicher Bestandteil der Technologie und tragen zu verschiedenen menschlichen Aktivitäten bei, die Teil unseres täglichen Lebens sind. Beispiele für chemische Reaktionen, denen wir täglich begegnen, sind die Verbrennung von Brennstoffen und die Herstellung von Wein und Bier. Auch chemische Reaktionen sind in der Natur weit verbreitet, von der chemischen Verwitterung von Gestein über die Photosynthese bei Pflanzen bis hin zum Atmungsprozess bei Tieren.

Im weiteren Sinne gibt es drei Arten von Reaktionen: physikalisch, chemisch und nuklear. Chemische Reaktionen können weiter in viele Kategorien unterteilt werden. Sechs gemeinsame Arten von chemischen Reaktionen sind: Synthese, Zersetzung, Einfachverdrängung, Doppelverdrängung, Verbrennung und Säure-Base-Reaktionen. Wissenschaftler klassifizieren sie basierend darauf, was passiert, wenn von Reaktanten zu Produkten übergegangen wird. Dies ist hilfreich bei der Vorhersage der Reaktivität von Reagentien und der aus den Reaktionen gebildeten Produkte.

EIN chemische Reaktion ist ein Prozess, bei dem ein oder mehrere Stoffe, die Reaktanten, chemisch umgewandelt werden, um einen oder mehrere verschiedene Stoffe, die Produkte, zu bilden. Es ist ein Prozess, der die Umlagerung der konstituierenden Atome der Reaktanten beinhaltet, um Produkte zu bilden, ohne die Kerne der Atome zu verändern.

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Soda und Selters wird beispielsweise Kohlendioxid unter Druck in Wasser gesprudelt und bildet eine neue Verbindung, die als Kohlensäure (H .) bekannt ist₂CO₃). Anhand dieser Gleichung wissen Sie, dass eine chemische Reaktion stattgefunden hat.

CO₂(g) + H₂O(l) —> H₂CO₃(wässrig)

EIN körperliche Reaktion unterscheidet sich von einer chemischen Reaktion. Physikalische Veränderungen beinhalten nur die Zustandsänderung, beispielsweise das Gefrieren von Wasser zu Eis und die Sublimation von Trockeneis zu Kohlendioxid. In beiden Szenarien ist die chemische Identität der Reaktanten H₂O und CO₂, hat sich nicht verändert. Die Produkte bestehen immer noch aus den gleichen Verbindungen wie die Reaktanten.

H₂O(l) —> H₂O(s)

CO₂(s) —> CO₂(G)

EIN Kernreaktion wird auch von einer chemischen Reaktion unterschieden. Es beinhaltet die Kollision zweier Kerne, um ein oder mehrere Nuklide zu bilden, die sich von den Elternkernen unterscheiden. Zum Beispiel führte Ernest Rutherford die erste künstliche Transmutation durch, indem er Stickstoffgas Alphateilchen aussetzte und das Isotop bildete ¹⁷O und Ausstoß eines Protons bei diesem Vorgang. Das Element im Reaktanten veränderte sich, es hatte also eine Reaktion stattgefunden.

¹⁴N + α —> ¹⁷O + p

Die häufigsten Arten chemischer Reaktionen sind Synthese, Zersetzung, einfache Verdrängung, doppelte Verdrängung, Verbrennung und Säure-Base-Reaktion. Eine solche Kategorisierung ist jedoch nicht ausschließlich. Beispielsweise kann eine Säure-Base-Reaktion auch als Doppelverdrängungsreaktion klassifiziert werden.

Eine Synthesereaktion ist eine Reaktion, bei der zwei oder mehr Substanzen kombiniert einen komplexeren zu bilden. Die chemische Gleichung für eine allgemeine Form der Synthesereaktion lautet wie folgt:

A + B —> AB

Ein Beispiel für eine Synthesereaktion ist die Kombination von Eisen (Fe) und Schwefel (S) zu Eisensulfid.

Fe(s) + S(s) —> FeS(s)

Ein weiteres Beispiel ist die Kombination von Natrium- und Chlorgas, um ein komplexeres Molekül, das Natriumchlorid, herzustellen.

2Na (s) + Cl₂(g) —> 2NaCl (s)

Eine Zersetzungsreaktion funktioniert genau das Gegenteil einer Synthesereaktion. Es ist eine Reaktion, bei der eine komplexere Substanz bricht auseinander in einfachere. Eine allgemeine Form einer Zersetzungsreaktion kann geschrieben werden als:

AB —> A + B

Ein Beispiel für eine Zersetzungsreaktion ist die Elektrolyse von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoffgas.

H₂O(l) —> H₂(g) + O₂(G)

Die Zersetzung kann auch thermisch sein, wie die Umwandlung von Kohlensäure in Wasser und Kohlendioxid unter Erhitzungsbedingungen. Es wird häufig in kohlensäurehaltigen Getränken gesehen.

H₂CO₃(aq) —> H₂O(l) + CO₂(G)

Auch als Einzelaustauschreaktion bekannt, ist die Einzelaustauschreaktion, wenn ein reines Element mit einem anderen Element in einer Verbindung die Plätze wechselt. Es ist in der allgemeinen Form:

A + BC —> AC + B

Viele Metalle können mit einer starken Säure reagieren. Magnesium reagiert beispielsweise mit Salzsäure zu Wasserstoffgas und Magnesiumchlorid. Bei dieser Reaktion wechselt Magnesium mit dem Wasserstoff in Salzsäure.

Mg (s) + 2HCl (wässrig) —> H₂(g) + MgCl₂(wässrig)

Magnesium kann auch mit Wasser reagieren, um Magnesiumhydroxid und Wasserstoffgas zu erzeugen.

Mg(s) + 2H₂O(l) —> H₂(g) + Mg (OH)₂(wässrig)

Eine andere Art chemischer Reaktionen ist die Doppelverdrängung, bei der die Kationen der beiden Reaktanten ihre Plätze tauschen, um zwei völlig unterschiedliche Produkte zu bilden. Eine allgemeine Form dieser Reaktion ist:

AB + CD —> AD + CB

Ein Beispiel für eine Doppelverdrängungsreaktion ist, wenn Bariumchlorid mit Magnesiumsulfat reagiert, um Bariumsulfat und Magnesiumchlorid zu bilden. Bei dieser Reaktion tauschen Barium- und Magnesiumkationen in den Reaktanten die Plätze zu neuen Barium- und Magnesiumverbindungen.

BaCl₂ + MgSO₄ —> BaSO₄ + MgCl₂

Ein weiteres Beispiel ist die Reaktion von Bleinitrat mit Kaliumjodid zu Bleijodid und Kaliumnitrat.

Pb (NO₃)₂ + 2KI —> PbI₂ + 2KNO₃

In beiden Fällen erzeugt die Reaktion einen Niederschlag (BaSO₄ und PbI₂) aus zwei löslichen Reaktanten, so dass sie auch unter Fällungsreaktionen zusammengefasst werden.

Eine Verbrennungsreaktion ist ein exothermes Redox chemische Reaktion, bei der ein Kraftstoff mit Sauerstoff reagiert, um gasförmige Produkte zu erzeugen. Obwohl es normalerweise durch eine Form von Energie initiiert wird, wie etwa die Verwendung eines brennenden Streichholzes, um ein Feuer zu entzünden, liefert die freigesetzte Wärme Energie, um die Reaktion aufrechtzuerhalten.

Eine vollständige Verbrennungsreaktion findet statt, wenn überschüssiger Sauerstoff vorhanden ist und liefert hauptsächlich übliche Oxide wie Kohlendioxid und Schwefeldioxid. Um eine vollständige Verbrennung zu gewährleisten, muss der vorhandene Sauerstoff das Zwei- bis Dreifache der stöchiometrisch berechneten theoretischen Menge betragen. Eine vollständige Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs kann in der Form ausgedrückt werden:

4C_xH_ja + (4x+y) Aus₂ —> 4xCO₂ + 2yH₂O + Hitze

Die Verbrennung von Methan, einem gesättigten Kohlenwasserstoff, setzt erhebliche Wärme (891 kJ/mol) frei und kann wie folgt durch die Gleichung zusammengefasst werden:

CH₄ + 2O₂ —> CO₂ + 2H₂O + Hitze

Naphthalin ist ein weiteres Beispiel für Kohlenwasserstoffe und seine vollständige Verbrennung erzeugt auch Kohlendioxid, Wasser und Wärme.

C₁₀H₈ + 12O₂ —> 10CO₂ + 4H₂O + Hitze

Alkohole können auch als Brennstoff für die Verbrennung dienen, wie beispielsweise Methanol.

CH₃OH+ O₂ —> CO₂ + 2H₂O + Hitze

Eine unvollständige Verbrennung tritt auf, wenn nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, um vollständig mit dem Kraftstoff zu reagieren, um Kohlendioxid und Wasser zu produzieren. Ein solches Beispiel ist, wenn Methan in einer begrenzten Menge Sauerstoff verbrannt wird, um eine Kombination aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlenasche und Wasser zu erzeugen. Sie kann durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden, die nach der vorhandenen Sauerstoffmenge geordnet sind.

Wenig Sauerstoff:

CH₄ + Aus₂ —> C + 2H₂Ö

Etwas Sauerstoff:

2CH₄ + 3O₂ —> 2CO + 4H₂Ö

Mehr, aber nicht genug Sauerstoff:

4CH₄ + 7O₂ —> 2CO + 2CO₂ + 8H₂Ö

Zu viel Kohlenmonoxid kann zu einer Luftvergiftung führen, da es sich mit Hämoglobin zu Carboxyhämoglobin verbindet und seine Fähigkeit zur Sauerstoffabgabe verringert. Daher ist es wichtig, die vollständige Verbrennung von Brennstoffen für Haushalt und Industrie sicherzustellen.

Die Säure-Base-Reaktion ist eine Reaktion zwischen einer Säure und einer Base, und Wasser ist eines der Produkte. Es ist eine spezielle Art der Doppelverschiebungsreaktion (A und B tauschen die Plätze) und diese chemischen Reaktionsbeispiele werden wie folgt geschrieben:

HA + BOH —> BA + H₂Ö

Ein einfaches Beispiel für eine Säure-Base-Reaktion ist, wenn ein Antazida (Calciumhydroxid) die Magensäure (Salzsäure) neutralisiert.

Ca(OH)₂ + 2HCl —> CaCl₂ + 2H₂Ö

Ein weiteres Beispiel ist die Reaktion von Essig (Essigsäure) mit Backpulver (Natriumbicarbonat). Bei diesem Prozess werden Wasser und Kohlendioxid gebildet, aber keine Wärme freigesetzt, es handelt sich also nicht um eine Verbrennungsreaktion.

CH₃COOH + NaHCO₃ —> CH₃COONa + H₂O + CO₂