Keemiliste reaktsioonide ja nende progresseerumist mõjutavate seisundite uurimine on kogu keemiavaldkonna peamine mure. Keemiline reaktsioon on ühe või mitme uue aine loomine ühest või mitmest olemasolevast; esimesi nimetatakse toodeteks ja teisi reaktiivideks.
Sageli on keemikute eesmärk teha asju hästi. Ametlikult tuntakse seda protsessi sünteesina ja see toimub organismis ilma inimese sisendita biosünteesi kujul. Nimetatakse reaktsioone, mis on seotud uue ühendi loomisega mitmest olemasolevast ainest sünteesireaktsioonidja näiteid neist on igapäevaelus rohkesti, alates tööstuslikest keskkondadest kuni akadeemiliste keemialaboriteni.
Keemiliste reaktsioonide tüübid
Viis keemiliste reaktsioonide põhitüüpi on lühidalt kirjeldatud allpool. Mõned reaktsioonid võivad olla mitut tüüpi, nagu näete varsti.
- Lagunemisreaktsioon: Sellisel reaktsioonil on üldine vorm AB → A + B. Näitena võib tuua vesinikperoksiidi lagunemise veeks ja hapnikuks: 2H2O2 → 2H2O + O2.
- Põlemisreaktsioon: Nendes reaktsioonides reageerib üks reaktiiv, mida nimetatakse kütuseks, hapnikugaasiga O 2 (üks hapniku aatom on seotud teisega). Sageli on tulemus nähtav tulena.
- Ühekordne asendusreaktsioon (või üks asendusreaktsioon): Need reaktsioonid hõlmavad ühe reaktandi "salaküttimist" teise juurest. Üldine vorm on A + EKr → AB + C.
- Kahekordse nihke (või topelt asendamise) reaktsioon: need on vormi "tehingud" AB + CD → PKr + EKr.
- Sünteesireaktsioon (nimetatakse ka a kombinatsioon või kompositsioon reaktsioon): üldise vormi reaktsioon A + B → AB. Näitena võib tuua kaltsiumkarbonaadi sünteesi kaltsiumoksiidist ja süsinikdioksiidist: CaO + CO2 → CaCO3.
Sünteesireaktsioon: üldvõrrand
Nagu nägite, on sünteesireaktsioon "sõna võrrand" (tähtede kasutamine määratlemata aatomite või molekulide tähistamiseks) A + B → AB. A ja B võivad koosneda üksikutest elementidest, kas üksi ioonidena (näiteks Na+) või diatoomsete molekulidena (näiteks Cl2). Üks või mõlemad võivad koosneda ka molekulaarsetest rühmadest, näiteks NO3–).
- Diatoomsete molekulidena leitakse looduslikult seitse elementi: H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, ja mina2.
Mõnikord sisaldavad kompositsioonireaktsioonid rohkem kui kahte elementi ja omandavad selle vormi A + B + C → ABC.
Sünteesireaktsioonide näited igapäevaelus
Kui keegi küsiks igapäevaelus keemiliste reaktsioonide loetelu või isegi, ütleme, lihtsalt nende loetelu ühe asendusreaktsiooni näited igapäevaelus, võiks kogenud keemik jätkata väga kaua aega! Kuid arutelu piirdumine üksnes sünteesireaktsioonide näidetega ei kahjusta seda nalja. Allpool on kirjeldatud mõningaid levinud reaktsioone.
- Kaks juba nähtud ainet moodustavad tavalise lauasoola, naatriumkloriidi, 2Na + Cl2 → 2NaCl.
- Ülaltoodud kaltsiumoksiidi ja süsinikdioksiidi reaktsioon on näide sünteesireaktsioonide klassist, mis hõlmab metallioksiide koos CO2 vastava metallkarbonaadi tootmiseks.
- Magneesiummetall ja hapnikugaas moodustavad magneesiumoksiidi: 2Mg + O2 → 2MgO. See on ka põlemisreaktsioon ja kehtib paljude teiste metallide kohta.
- Tsinkoksiidi süntees (mugav nina päikesepõletuste vältimiseks) on sünteesireaktsioon, mis hõlmab ka oksüdeerumist või elektronide kadu, sageli hapnikuga suhtlemise tagajärjel. Selle sünteesi tasakaalustatud reaktsioon on 2Zn + O2 → 2ZnO.
- Kaaliumkloriid reageerib kaaliumkloraadi saamiseks tavalise hapnikugaasiga. See on ka näide üldisest protsessist - hapniku ja a kombinatsioon binaarne kloriid metalli kloraadi saamiseks: KCl + O2 → KClO3.