화학 반응은 기술의 필수적인 부분으로 일상 생활의 일부인 다양한 인간 활동에 기여합니다. 우리가 매일 만나는 화학 반응의 예로는 연료를 태우고 와인과 맥주를 만드는 일이 있습니다. 암석의 화학적 풍화, 식물의 광합성 및 동물의 호흡 과정에서 화학 반응도 자연계에 널리 존재합니다.
더 넓은 측면에서 세 가지 반응 유형: 물리적, 화학적 및 핵. 화학 반응은 여러 범주로 더 나눌 수 있습니다. 여섯 공통 화학 반응의 유형 합성, 분해, 단일 변위, 이중 변위, 연소 및 산-염기 반응입니다. 과학자들은 반응물에서 제품으로 이동할 때 일어나는 일에 따라 분류합니다. 이는 시약의 반응성과 반응에서 생성 된 생성물을 예측하는 데 도움이됩니다.
반응 유형
ㅏ 화학 반응 하나 이상의 물질 인 반응물이 화학적 변형을 거쳐 하나 이상의 다른 물질 인 생성물을 형성하는 과정입니다. 원자핵을 변경하지 않고 반응물의 구성 원자를 재 배열하여 생성물을 형성하는 과정입니다.
예를 들어 탄산 음료와 탄산수를 제조하는 데 사용되는 공정에서 이산화탄소는 가압 조건에서 물에 거품이 발생하여 탄산 (H)으로 알려진 새로운 화합물을 형성합니다.2CO3). 이 방정식으로 화학 반응이 발생했음을 알 수 있습니다.
CO2(g) + H2O (l) —> H2CO3(수성)
ㅏ 신체 반응 화학 반응과 다릅니다. 물리적 변화는 물이 얼음으로 얼고 드라이 아이스가 이산화탄소로 승화되는 것과 같은 상태 변화만을 포함합니다. 두 시나리오에서 반응물의 화학적 정체성 H2O와 CO2, 변경되지 않았습니다. 생성물은 여전히 반응물과 동일한 화합물로 구성됩니다.
H2O (l) —> H2O (들)
CO2(s) —> CO2(지)
ㅏ 핵반응 화학 반응과도 구별됩니다. 그것은 부모 핵과 다른 하나 이상의 핵종을 형성하기 위해 두 핵의 충돌을 포함합니다. 예를 들어, Ernest Rutherford는 질소 가스를 알파 입자에 노출시켜 동위 원소를 형성함으로써 최초의 인공 변형을 수행했습니다. 17이 과정에서 양성자를 방출합니다. 반응물의 원소가 변하여 반응이 일어났습니다.
14N + α —> 17O + p
화학 반응의 유형
가장 일반적인 유형의 화학 반응은 합성, 분해, 단일 변위, 이중 변위, 연소 및 산 염기입니다. 그러나 이러한 분류는 배타적이지 않습니다. 예를 들어, 산-염기 반응은 이중 치환 반응으로 분류 될 수도 있습니다.
합성 반응
합성 반응은 두 개 이상의 물질이 결합 더 복잡한 것을 형성합니다. 일반적인 형태의 합성 반응에 대한 화학 방정식은 다음과 같습니다.
A + B —> AB
합성 반응의 한 가지 예는 철 (Fe)과 황 (S)의 조합으로 황화철을 형성하는 것입니다.
Fe (s) + S (s) —> FeS (s)
또 다른 예는 나트륨과 염소 가스가 결합되어 더 복잡한 분자 인 염화나트륨을 생성하는 경우입니다.
2Na (s) + Cl2(g) —> 2NaCl (s)
분해 반응
분해 반응은 합성 반응과 정반대로 작동합니다. 보다 복잡한 물질이 부서진다 더 간단한 것으로. 분해 반응의 일반적인 형태는 다음과 같이 작성할 수 있습니다.
AB —> A + B
분해 반응의 예는 물을 전기 분해하여 수소와 산소 가스를 형성하는 것입니다.
H2O (l) —> H2(g) + O2(지)
분해는 또한 가열 조건에서 탄산을 물 및 이산화탄소로 전환하는 것과 같이 열적 일 수 있습니다. 탄산 음료에서 흔히 볼 수 있습니다.
H2CO3(수성) —> H2O (l) + CO2(지)
단일 변위 반응
단일 치환 반응이라고도하는 단일 치환 반응은 순수한 원소가 화합물에서 다른 원소와 위치를 전환 할 때 발생합니다. 일반적인 형식입니다.
A + BC —> AC + B
많은 금속이 강산과 반응 할 수 있습니다. 예를 들어 마그네슘은 염산과 반응하여 수소 가스와 염화 마그네슘을 형성합니다. 이 반응에서 마그네슘은 염산에서 수소와 위치를 전환합니다.
Mg (s) + 2HCl (aq) —> H2(g) + MgCl2(수성)
마그네슘은 또한 물과 반응하여 수산화 마그네슘과 수소 가스를 생성 할 수 있습니다.
Mg (s) + 2H2O (l) —> H2(g) + Mg (OH)2(수성)
이중 변위
또 다른 유형의 화학 반응은 이중 치환으로, 두 반응물의 양이온이 위치를 전환하여 완전히 다른 두 생성물을 형성합니다. 이 반응의 일반적인 형태는 다음과 같습니다.
AB + CD —> AD + CB
이중 치환 반응의 한 예는 염화 바륨이 황산 마그네슘과 반응하여 황산 바륨과 염화 마그네슘을 형성하는 경우입니다. 이 반응에서 반응물에있는 바륨 및 마그네슘 양이온은 새로운 바륨 및 마그네슘 화합물로 자리를 전환합니다.
BaCl2 + MgSO4 —> BaSO4 + MgCl2
또 다른 예는 납 질산염과 요오드화 칼륨의 반응으로 요오드화 납과 질산 칼륨을 형성하는 것입니다.
Pb (아니오3)2 + 2KI —> PbI2 + 2KNO3
두 경우 모두 반응은 침전물 (BaSO4 및 PbI2) 두 개의 용해성 반응물에서 추출되므로 침전 반응으로 그룹화됩니다.
연소 반응
연소 반응은 발열 산화 환원 연료가 산소와 반응하여 가스 제품을 생성하는 화학 반응. 일반적으로 불을 붙이기 위해 불을 붙인 성냥을 사용하는 것과 같은 에너지 형태에 의해 시작되지만 방출 된 열은 반응을 지속하기위한 에너지를 제공합니다.
완전한 연소 반응은 과도한 산소가 존재할 때 발생하며 주로 이산화탄소 및 이산화황과 같은 일반적인 산화물을 생성합니다. 완전 연소를 보장하기 위해 존재하는 산소는 화학 양론에 의해 계산 된 이론적 양의 두 배 또는 세 배 여야합니다. 탄화수소의 완전 연소는 다음 형식으로 표현할 수 있습니다.
4C엑스H와이 + (4x + y) O2 —> 4xCO2 + 2 년2O + 열
포화 탄화수소 인 메탄의 연소는 상당한 열 (891 kJ / mol)을 방출하며 다음 방정식으로 요약 할 수 있습니다.
CH4 + 2O2 —> CO2 + 2H2O + 열
나프탈렌은 탄화수소의 또 다른 예이며 완전 연소는 이산화탄소, 물 및 열도 생성합니다.
씨10H8 + 12O2 —> 10CO2 + 4 시간2O + 열
알코올은 메탄올과 같은 연소 연료의 원천으로도 사용할 수 있습니다.
CH3OH + O2 —> CO2 + 2H2O + 열
불완전 연소는 이산화탄소와 물을 생성하기 위해 연료와 완전히 반응 할 산소가 충분하지 않을 때 발생합니다. 그러한 예는 일산화탄소, 이산화탄소, 탄소 회 및 물의 조합을 생성하기 위해 제한된 산소 공급으로 메탄이 연소되는 경우입니다. 산소의 양에 따라 배열 된 아래 방정식으로 표현할 수 있습니다.
적은 산소 :
CH4 + O2 —> C + 2H2영형
일부 산소 :
2 채널4 + 3O2 —> 2CO + 4H2영형
더 많지만 충분하지 않은 산소 :
4 채널4 + 7O2 —> 2CO + 2CO2 + 8H2영형
일산화탄소가 너무 많으면 헤모글로빈과 결합하여 카르복시 헤모글로빈을 형성하고 산소 전달 능력을 감소시키기 때문에 공기 중독을 일으킬 수 있습니다. 따라서 가정용 및 산업용 연료의 완전한 연소를 보장하는 것이 중요합니다.
산-염기 반응
산-염기 반응은 산과 염기 사이의 반응이며 물은 생성물 중 하나입니다. 특수한 유형의 이중 변위 반응 (A 및 B 스위치 위치)이며 이러한 화학 반응 예는 다음과 같이 작성됩니다.
HA + BOH —> BA + H2영형
산-염기 반응의 간단한 예는 제산제 (수산화칼슘)가 위산 (염산)을 중화시키는 경우입니다.
Ca (OH)2 + 2HCl —> CaCl2 + 2H2영형
또 다른 예는 식초 (아세트산)와 베이킹 소다 (중탄산 나트륨)의 반응입니다. 이 과정에서 물과 이산화탄소가 생성되지만 열이 방출되지 않으므로 연소 반응이 아닙니다.
CH3COOH + NaHCO3 —> CH3COONa + H2O + CO2