Badanie reakcji chemicznych i warunków wpływających na ich przebieg jest głównym przedmiotem zainteresowania całej dyscypliny chemicznej. Reakcja chemiczna polega na wytworzeniu jednej lub więcej nowych substancji z jednej lub więcej istniejących; te pierwsze nazywane są produktami, a drugie reagentami.
Często celem chemików jest, no cóż, tworzenie rzeczy. Formalnie proces ten znany jest jako synteza i zachodzi bez udziału człowieka w organizmie w postaci biosyntezy. Reakcje związane z tworzeniem nowego związku z wielu istniejących substancji nazywane są reakcje syntezy, a ich przykłady obfitują w życie codzienne, od środowisk przemysłowych po akademickie laboratoria chemiczne.
Rodzaje reakcji chemicznych
Pięć podstawowych typów reakcji chemicznych jest pokrótce wyszczególnionych poniżej. Niektóre reakcje mogą być więcej niż jednego typu, jak wkrótce się przekonasz.
- Reakcja rozkładu: Ten rodzaj reakcji ma ogólną postać AB → ZA + b. Przykładem jest rozkład nadtlenku wodoru na wodę i tlen: 2H2O2 → 2H2O + O2.
- Reakcja spalania: W tych reakcjach jeden reagent, zwany paliwem, reaguje z gazowym tlenem, O2 (jeden atom tlenu związany z drugim). Często rezultat jest widoczny jako ogień.
- Reakcja pojedynczego przemieszczenia (lub pojedynczego zastąpienia): Reakcje te obejmują „kłusownictwo” jednego reagenta od drugiego. Ogólna forma to ZA + pne → AB + do.
- Reakcja podwójnego przemieszczenia (lub podwójnego zastąpienia): Są to „zawody” formy AB + Płyta CD → OGŁOSZENIE + pne.
- Reakcja syntezy (zwana również a połączenie lub kompozycja reakcja): reakcja w formie ogólnej ZA + b → AB. Przykładem jest synteza węglanu wapnia z tlenku wapnia i dwutlenku węgla: CaO + CO2 → CaCO3.
Reakcja syntezy: równanie ogólne
Jak widzieliście, reakcja syntezy „równanie słów” (używanie liter do reprezentowania nieokreślonych atomów lub cząsteczek) to: ZA + b → AB. A i B mogą składać się z pojedynczych pierwiastków, samodzielnie jako jony (takie jak Na+) lub jako cząsteczki dwuatomowe (takie jak Cl2). Jedna lub obie mogą również składać się z grup cząsteczkowych, np. NO3–).
- Siedem pierwiastków występuje naturalnie jako cząsteczki dwuatomowe: H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, i ja2.
Czasami reakcje składu będą zawierać więcej niż dwa elementy i przyjmą formę ZA + b + do → ABC.
Przykłady reakcji syntezy w życiu codziennym
Gdyby ktoś poprosił o listę reakcji chemicznych w życiu codziennym, a nawet, powiedzmy, po prostu o listę przykłady reakcji pojedynczej wymiany w życiu codziennym, doświadczony chemik może trwać bardzo długi czas! Ale ograniczenie dyskusji do samych tylko przykładów reakcji syntezy nie psuje zabawy. Poniżej opisano kilka typowych takich reakcji.
- Dwie z substancji, które już widziałeś łączą się, tworząc zwykłą sól kuchenną, chlorek sodu: 2Na + Cl2 → 2NaCl.
- Powyższa reakcja tlenku wapnia i dwutlenku węgla jest przykładem klasy reakcji syntezy, w których tlenki metali łączą się z CO2 w celu wytworzenia odpowiedniego węglanu metalu.
- Metaliczny magnez i tlen łączą się, tworząc tlenek magnezu: 2Mg + O2 → 2MgO. Jest to również reakcja spalania i dotyczy różnych innych metali.
- Synteza tlenku cynku (przydatna w zapobieganiu oparzeniom słonecznym nosa) jest reakcją syntezy, która obejmuje również utlenianie lub utratę elektronów, często w wyniku interakcji z tlenem. Zrównoważona reakcja dla tej syntezy to 2Zn + O2 → 2ZnO.
- Chlorek potasu reaguje ze zwykłym gazowym tlenem, tworząc chloran potasu. Jest to również przykład ogólnego procesu – połączenie tlenu i a chlorek binarny do produkcji chloranu metalu: KCl + O2 → KClO3.