ქიმიური რეაქციები ტექნოლოგიის მნიშვნელოვანი ნაწილია, რაც ხელს უწყობს ადამიანის სხვადასხვა საქმიანობას, რაც ჩვენი ყოველდღიური ცხოვრების ნაწილია. ქიმიური რეაქციების მაგალითები, რომლებიც ყოველდღიურად გვხვდება, მოიცავს საწვავის წვას და ღვინისა და ლუდის დამზადებას. ქიმიური რეაქციები ასევე ფართოდ არის წარმოდგენილი ბუნებაში, ქანების ქიმიური გამონაყარის, მცენარეთა ფოტოსინთეზისა და ცხოველების სუნთქვის პროცესისგან.
უფრო ფართო ასპექტში სამია რეაქციების ტიპებიფიზიკური, ქიმიური და ბირთვული. ქიმიური რეაქციები შემდგომ მრავალ კატეგორიად შეიძლება დაიყოს. ექვსი საერთო ქიმიური რეაქციების ტიპები არის: სინთეზი, დაშლა, ერთჯერადი გადაადგილება, ორმაგი გადაადგილება, წვა და მჟავა-ტუტოვანი რეაქციები. მეცნიერები მათ ახდენენ კლასიფიკაციას იმის მიხედვით, თუ რა ხდება რეაქციონერებიდან პროდუქტებზე გადასვლისას. ეს გამოსადეგია რეაგენტების რეაქტიულობისა და რეაქციების შედეგად წარმოქმნილი პროდუქტების პროგნოზირებისთვის.
რეაქციების ტიპები
ა ქიმიური რეაქცია არის პროცესი, როდესაც ერთი ან მეტი ნივთიერება, რეაქტიული ნივთიერებები განიცდის ქიმიურ გარდაქმნას და ქმნის ერთ ან მეტ განსხვავებულ ნივთიერებას, პროდუქტებს. ეს არის პროცესი, რომელიც მოიცავს რეაქტიული ნივთიერებების შემადგენელი ატომების განლაგებას პროდუქტების წარმოქმნის მიზნით, ატომების ბირთვების შეცვლის გარეშე.
მაგალითად, სოდასა და სელცერის წარმოების პროცესში ნახშირორჟანგი ხდება წნევის ქვეშ მყოფი წყლის წყალში და ქმნის ახალ ნაერთს, რომელიც ცნობილია ნახშირმჟავას (H2კომპანია3). ამ განტოლების მიხედვით, თქვენ იცით, რომ ქიმიური რეაქცია მოხდა.
კომპანია2(ზ) + თ2O (l) -> H2კომპანია3(aq)
ა ფიზიკური რეაქცია განსხვავდება ქიმიური რეაქციისგან. ფიზიკური ცვლილებები მხოლოდ მდგომარეობის შეცვლას გულისხმობს, მაგალითად, წყლის გაყინვა ყინულზე და მშრალი ყინულის სუბლიმაცია ნახშირორჟანგამდე. ორივე სცენარში რეაქტივების ქიმიური იდენტურობა, ჰ2O და CO2, არ შეცვლილა. პროდუქტები კვლავ შედგება იგივე ნაერთებისაგან, რაც რეაქტივები.
ჰ2O (l) -> H2O (s)
კომპანია2(s) -> CO2(ზ)
ა ბირთვული რეაქცია ასევე გამოირჩევა ქიმიური რეაქციისგან. იგი გულისხმობს ორი ბირთვის შეჯახებას ერთი ან მეტი ნუკლიდების წარმოქმნისთვის, რომლებიც განსხვავდება მშობლის ბირთვებისგან. მაგალითად, ერნესტ რეზერფორდმა შეასრულა პირველი ხელოვნური ტრანსმუტაცია აზოტის გაზის ალფა ნაწილაკების ზემოქმედებით, იზოტოპის ფორმირებით 17O და ამ პროცესში პროტონის გამოდევნა. რეაქტიანობაში ელემენტი შეიცვალა, შესაბამისად მოხდა რეაქცია.
14N + α -> 17O + p
ქიმიური რეაქციების სახეები
ქიმიური რეაქციების ყველაზე გავრცელებული ტიპებია სინთეზი, დაშლა, ერთჯერადი გადაადგილება, ორმაგი გადაადგილება, წვა და მჟავა-ფუძე. ამასთან, ასეთი კატეგორიზაცია არ არის განსაკუთრებული. მაგალითად, მჟავა-ტუტოვანი რეაქცია ასევე შეიძლება კლასიფიცირდეს, როგორც ორმაგი გადაადგილების რეაქცია.
სინთეზის რეაქცია
სინთეზის რეაქცია არის ის, რომელშიც ორი ან მეტი ნივთიერებაა კომბინირებული შექმნას უფრო რთული. ქიმიური განტოლება სინთეზის რეაქციის ზოგადი ფორმისთვის შემდეგია:
A + B -> AB
სინთეზის რეაქციის ერთ-ერთი მაგალითია რკინის (Fe) და გოგირდის (S) კომბინაცია რკინის სულფიდის წარმოქმნაში.
Fe (s) + S (s) -> FeS (s)
კიდევ ერთი მაგალითია, როდესაც ნატრიუმი და ქლორის გაზი გაერთიანებულია და წარმოქმნის უფრო რთულ მოლეკულას, ნატრიუმის ქლორიდს.
2Na (s) + Cl2(g) -> 2NaCl (s)
დაშლის რეაქცია
დაშლის რეაქცია მუშაობს სინთეზის რეაქციის საპირისპიროდ. ეს არის რეაქცია, სადაც უფრო რთული ნივთიერებაა იშლება უფრო მარტივად. დაშლის რეაქციის ზოგადი ფორმა შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:
AB -> A + B
დაშლის რეაქციის მაგალითია წყლის ელექტროლიზი წყალბადის და ჟანგბადის გაზის წარმოქმნის მიზნით.
ჰ2O (l) -> H2(ზ) + O2(ზ)
დაშლა შეიძლება იყოს თერმულიც, მაგალითად ნახშირმჟავა წყლისა და ნახშირორჟანგის გარდაქმნა გათბობის პირობებში. ეს ჩვეულებრივ გვხვდება გაზირებულ სასმელებში.
ჰ2კომპანია3(aq) -> H2O (l) + CO2(ზ)
ერთჯერადი გადაადგილების რეაქცია
ასევე ცნობილია როგორც ერთჯერადი ჩანაცვლების რეაქცია, ერთჯერადი გადაადგილების რეაქციაა, როდესაც სუფთა ელემენტი შეცვლის ადგილს სხვა ელემენტთან. ეს არის ზოგადი ფორმა:
A + BC -> AC + B
ბევრ მეტალს შეუძლია რეაგირება მოახდინოს ძლიერ მჟავასთან. მაგალითად, მაგნიუმი რეაგირებს მარილმჟავასთან და ქმნის წყალბადის გაზს და მაგნიუმის ქლორიდს. ამ რეაქციის დროს მაგნიუმი წყვეტს წყალბადს მარილმჟავაში.
მგ (s) + 2HCl (aq) -> H2(ზ) + MgCl2(aq)
მაგნიუმს ასევე შეუძლია რეაგირება მოახდინოს წყალთან და წარმოქმნას მაგნიუმის ჰიდროქსიდი და წყალბადის გაზი.
მგ (s) + 2H2O (l) -> H2(ზ) + მგ (OH)2(aq)
ორმაგი გადაადგილება
ქიმიური რეაქციების კიდევ ერთი სახეობაა ორმაგი გადაადგილება, როდესაც ორი რეაქტივის კათიონი ადგილს ანაცვლის და ქმნის ორ სრულიად განსხვავებულ პროდუქტს. ამ რეაქციის ზოგადი ფორმაა:
AB + CD -> AD + CB
ორმაგი გადაადგილების რეაქციის ერთ-ერთი მაგალითია, როდესაც ბარიუმის ქლორიდი რეაგირებს მაგნიუმის სულფატთან და ქმნის ბარიუმის სულფატს და მაგნიუმის ქლორიდს. ამ რეაქციის დროს, ბარიუმის და მაგნიუმის კათიონები რეაქტიულ ნივთიერებებში ადგილს გადააქვთ ახალ ბარიუმსა და მაგნიუმის ნაერთებზე.
BaCl2 + MgSO4 -> BaSO4 + MgCl2
კიდევ ერთი მაგალითია ტყვიის ნიტრატის რეაქცია კალიუმის იოდიდთან ტყვიის იოდიდისა და კალიუმის ნიტრატის წარმოქმნით.
Pb (არა3)2 + 2KI -> PbI2 + 2 კნ3
ორივე შემთხვევაში, რეაქცია წარმოქმნის ნალექს (BaSO)4 და PbI2) ორი ხსნადი რეაქტივიდან, ამიტომ ისინი ჯგუფდებიან ნალექების რეაქციების ქვეშაც.
წვის რეაქცია
წვის რეაქცია არის ეგზოთერმული რედოქსი ქიმიური რეაქცია, როდესაც საწვავი რეაგირებს ჟანგბადთან, გაზური პროდუქტების წარმოქმნით. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ჩვეულებრივ იწყება ენერგიის ფორმით, მაგალითად, ანთებული ასანთის გამოყენებით ცეცხლის გასანათებლად, გამოყოფილი სითბო უზრუნველყოფს ენერგიას რეაქციის შესანარჩუნებლად.
წვის სრული რეაქცია ხდება, როდესაც ზედმეტი ჟანგბადი არსებობს და გამოიყოფა ძირითადად ისეთი საერთო ოქსიდები, როგორიცაა ნახშირორჟანგი და გოგირდის დიოქსიდი. სრული წვის უზრუნველსაყოფად, ჟანგბადი უნდა იყოს ორჯერ ან სამჯერ მეტი თეორიული რაოდენობა, რომელიც გამოითვლება სტოიქომეტრიით. ნახშირწყალბადის სრული წვა შეიძლება გამოიხატოს სახით:
4Cxჰy + (4x + y) O2 -> 4xCO2 + 2yH2O + სითბო
მეთანის წვა, რომელიც არის გაჯერებული ნახშირწყალბადები, გამოყოფს მნიშვნელოვან სითბოს (891 კჯ / მოლი) და შეიძლება შეჯამდეს განტოლებით შემდეგნაირად:
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2 სთ2O + სითბო
ნაფტალინი ნახშირწყალბადის კიდევ ერთი მაგალითია და მისი სრული წვის შედეგად წარმოიქმნება ნახშირორჟანგი, წყალი და სითბო.
გ10ჰ8 + 12 ო2 -> 10CO2 + 4 თ2O + სითბო
ალკოჰოლი ასევე შეიძლება გახდეს წვის საწვავის წყარო, მაგალითად, მეთანოლი.
CH3ოჰ + ო2 -> CO2 + 2 სთ2O + სითბო
არასრული წვა ხდება მაშინ, როდესაც არ არის საკმარისი ჟანგბადი საწვავთან სრულად რეაგირებისთვის ნახშირორჟანგისა და წყლის წარმოებისთვის. ასეთი მაგალითია, როდესაც მეთანი იწვის ჟანგბადის შეზღუდულ მარაგში, ნახშირბადის მონოქსიდის, ნახშირორჟანგის, ნახშირბადის ნაცრისა და წყლის კომბინაციის წარმოებისთვის. ეს შეიძლება გამოიხატოს განტოლებებით, განლაგებული ჟანგბადის რაოდენობით.
მცირე ჟანგბადი:
CH4 + ო2 -> C + 2H2ო
ზოგიერთი ჟანგბადი:
2CH4 + 3 ო2 -> 2CO + 4H2ო
მეტი, მაგრამ არა საკმარისი ჟანგბადი:
4CHCH4 + 7 ო2 -> 2CO + 2CO2 + 8 თ2ო
ნახშირბადის მონოქსიდმა შეიძლება გამოიწვიოს ჰაერის მოწამვლა, რადგან იგი ჰემოგლობინთან ერთად ქმნის კარბოქსიჰემოგლობინს და ამცირებს ჟანგბადის მიწოდების შესაძლებლობას. ამიტომ მნიშვნელოვანია საწვავის სრული წვის უზრუნველყოფა საყოფაცხოვრებო და სამრეწველო მიზნებისთვის.
მჟავა-ტუტოვანი რეაქცია
მჟავა-ტუტოვანი რეაქცია არის რეაქცია მჟავას და ფუძეს შორის და წყალი ერთ-ერთი პროდუქტია. ეს არის სპეციალური ტიპის ორმაგი გადაადგილების რეაქცია (A და B გადამრთველი ადგილები) და ეს ქიმიური რეაქციის მაგალითები დაწერილია შემდეგნაირად:
HA + BOH -> BA + H2ო
მჟავა-ტუტოვანი რეაქციის მარტივი მაგალითია, როდესაც ანტაციდი (კალციუმის ჰიდროქსიდი) ანეიტრალებს კუჭის მჟავას (მარილმჟავა).
Ca (OH)2 + 2HCl -> CaCl2 + 2 სთ2ო
კიდევ ერთი მაგალითია ძმრის (ძმარმჟავას) რეაქცია საცხობი სოდაზე (ნატრიუმის ბიკარბონატი). ამ პროცესში იქმნება წყალი და ნახშირორჟანგი, მაგრამ სითბო არ გამოიყოფა, ამიტომ ეს არ არის წვის რეაქცია.
CH3COOH + NaHCO3 -> CH3COONa + H2O + CO2