化学反応は技術の本質的な部分であり、私たちの日常生活の一部であるさまざまな人間の活動に貢献しています。 私たちが日常的に遭遇する化学反応の例には、燃料の燃焼やワインやビールの製造が含まれます。 化学反応は、岩石の化学的風化、植物の光合成、動物の呼吸過程など、自然界にも広く存在しています。
より広い側面では、3つあります 反応の種類：物理的、化学的および核。 化学反応はさらに多くのカテゴリーに分類できます。 6つの一般的な 化学反応の種類 合成、分解、単置換、二重置換、燃焼、酸塩基反応です。 科学者は、反応物から生成物に移行するときに何が起こるかに基づいてそれらを分類します。 これは、試薬と反応から形成される生成物の反応性を予測するのに役立ちます。
反応の種類
A 化学反応 は、1つまたは複数の物質である反応物が化学変換を受けて、1つまたは複数の異なる物質である生成物を形成するプロセスです。 これは、原子核を変更せずに、反応物の構成原子を再配列して生成物を形成するプロセスです。
たとえば、ソーダやセルツァーの製造に使用されるプロセスでは、二酸化炭素が加圧条件下で水に泡立たせられ、炭酸（H）として知られる新しい化合物を形成します。2CO3). この方程式により、化学反応が起こったことがわかります。
CO2（g）+ H2O（l）—> H2CO3（aq）
A 物理的反応 化学反応とは異なります。 物理的変化には、状態の変化のみが含まれます。たとえば、水が氷に凍結したり、ドライアイスが二酸化炭素に昇華したりします。 どちらのシナリオでも、反応物の化学的同一性H2OとCO2、変更されませんでした。 製品は、反応物と同じ化合物で構成されています。
H2O（l）—> H2O（s）
CO2（s）—> CO2（g）
A 核反応 化学反応とも区別されます。 これには、2つの核が衝突して、親核とは異なる1つまたは複数の核種が形成されることが含まれます。 たとえば、アーネスト・ラザフォードは、窒素ガスをアルファ粒子にさらして同位体を形成することにより、最初の人工核変換を実行しました。 17Oそしてこの過程で陽子を放出します。 反応物中の元素が変化したため、反応が起こった。
14N + α—> 17O + p
化学反応の種類
最も一般的なタイプの化学反応は、合成、分解、単置換、二重置換、燃焼、および酸塩基です。 ただし、そのような分類は排他的ではありません。 たとえば、酸塩基反応は二重置換反応として分類することもできます。
合成反応
合成反応とは、2つ以上の物質が 結合 より複雑なものを形成します。 合成反応の一般的な形式の化学式は次のとおりです。
A + B —> AB
合成反応の一例は、硫化鉄を形成するための鉄（Fe）と硫黄（S）の組み合わせです。
Fe（s）+ S（s）—> FeS（s）
別の例は、ナトリウムガスと塩素ガスを組み合わせて、より複雑な分子である塩化ナトリウムを生成する場合です。
2Na（s）+ Cl2（g）—> 2NaCl（s）
分解反応
分解反応は、合成反応とはまったく逆に機能します。 より複雑な物質が反応する反応です バラバラになる より単純なものに。 分解反応の一般的な形式は、次のように書くことができます。
AB —> A + B
分解反応の例は、水の電気分解による水素と酸素ガスの生成です。
H2O（l）—> H2（g）+ O2（g）
分解はまた、加熱条件下での炭酸の水および二酸化炭素への変換などの熱的であり得る。 炭酸飲料によく見られます。
H2CO3（aq）—> H2O（l）+ CO2（g）
単置換反応
単置換反応とも呼ばれる単置換反応は、純粋な元素が化合物内の別の元素と場所を切り替える場合です。 それは一般的な形式です：
A + BC —> AC + B
多くの金属は強酸と反応する可能性があります。 たとえば、マグネシウムは塩酸と反応して水素ガスと塩化マグネシウムを生成します。 この反応では、マグネシウムは塩酸中の水素と場所を切り替えます。
Mg（s）+ 2HCl（aq）—> H2（g）+ MgCl2（aq）
マグネシウムは水と反応して水酸化マグネシウムと水素ガスを生成することもできます。
Mg（s）+ 2H2O（l）—> H2（g）+ Mg（OH）2（aq）
二重変位
別のタイプの化学反応は二重置換であり、2つの反応物のカチオンが場所を切り替えて2つの完全に異なる生成物を形成します。 この反応の一般的な形式は次のとおりです。
AB + CD —> AD + CB
二重置換反応の一例は、塩化バリウムが硫酸マグネシウムと反応して硫酸バリウムと塩化マグネシウムを形成する場合です。 この反応では、反応物中のバリウムとマグネシウムのカチオンが場所を新しいバリウムとマグネシウムの化合物に切り替えます。
BaCl2 + MgSO4 —> BaSO4 + MgCl2
別の例は、硝酸鉛とヨウ化カリウムとの反応で、ヨウ化鉛と硝酸カリウムを形成することです。
Pb（NO3)2 + 2KI —> PbI2 + 2KNO3
どちらの場合も、反応により沈殿物（BaSO4 およびPbI2）2つの可溶性反応物からのものであるため、沈殿反応下でもグループ化されます。
燃焼反応
燃焼反応は 発熱レドックス 燃料が酸素と反応してガス状生成物を生成する化学反応。 それは通常、火をつけるために火をつけたマッチを使用するなどのエネルギーの形によって開始されますが、放出された熱は反応を維持するためのエネルギーを提供します。
完全燃焼反応は、過剰な酸素が存在する場合に発生し、二酸化炭素や二酸化硫黄などの一般的な酸化物を主に生成します。 完全燃焼を確実にするために、存在する酸素は、化学量論によって計算された理論量の2倍または3倍でなければなりません。 炭化水素の完全燃焼は、次の形式で表すことができます。
4CバツHy +（4x + y）O2 —> 4xCO2 + 2yH2O +熱
飽和炭化水素であるメタンの燃焼は、かなりの熱（891 kJ / mol）を放出し、次の式で要約できます。
CH4 + 2O2 —> CO2 + 2H2O +熱
ナフタレンは炭化水素のもう1つの例であり、その完全燃焼によって二酸化炭素、水、熱も発生します。
C10H8 + 12O2 —> 10CO2 + 4H2O +熱
アルコールは、メタノールなどの燃焼用燃料の供給源としても機能します。
CH3OH + O2 —> CO2 + 2H2O +熱
不完全燃焼は、燃料と完全に反応して二酸化炭素と水を生成するのに十分な酸素がない場合に発生します。 そのような例は、メタンが限られた酸素供給量で燃焼され、一酸化炭素、二酸化炭素、炭素灰、および水の組み合わせを生成する場合です。 これは、存在する酸素の量で整理された以下の式で表すことができます。
少し酸素：
CH4 + O2 —> C + 2H2O
一部の酸素：
2CH4 + 3O2 —> 2CO + 4H2O
より多くの、しかし十分ではない酸素：
4CH4 + 7O2 —> 2CO + 2CO2 + 8H2O
一酸化炭素が多すぎると、ヘモグロビンと結合してカルボキシヘモグロビンを形成し、酸素を供給する能力が低下するため、中毒を引き起こす可能性があります。 したがって、家庭用および産業用の燃料を完全に燃焼させることが重要です。
酸塩基反応
酸塩基反応は酸と塩基の反応であり、その生成物のひとつに水があります。 これは特殊なタイプの二重置換反応（AとBの切り替え場所）であり、これらの化学反応の例は次のように記述されます。
HA + BOH —> BA + H2O
酸塩基反応の簡単な例は、制酸剤（水酸化カルシウム）が胃酸（塩酸）を中和する場合です。
Ca（OH）2 + 2HCl —> CaCl2 + 2H2O
別の例は、酢（酢酸）と重曹（重曹）の反応です。 この過程で水と二酸化炭素が発生しますが、熱は放出されないため、燃焼反応ではありません。
CH3COOH + NaHCO3 —> CH3COONa + H2O + CO2