Como identificar os 6 tipos de reações químicas

As reações químicas são uma parte essencial da tecnologia, contribuindo para várias atividades humanas que fazem parte de nosso dia a dia. Exemplos de reações químicas que encontramos todos os dias incluem a queima de combustíveis e a fabricação de vinho e cerveja. As reações químicas também estão amplamente presentes na natureza, desde o intemperismo químico das rochas, a fotossíntese nas plantas e o processo respiratório nos animais.

No aspecto mais amplo, existem três tipos de reações: físico, químico e nuclear. As reações químicas podem ser divididas em muitas categorias. Seis comuns tipos de reações químicas são: síntese, decomposição, deslocamento único, deslocamento duplo, combustão e reações ácido-base. Os cientistas os classificam com base no que acontece ao passar dos reagentes aos produtos. Isso é útil para prever a reatividade dos reagentes e dos produtos formados a partir das reações.

UMA reação química é um processo no qual uma ou mais substâncias, os reagentes, sofrem transformação química para formar uma ou mais substâncias diferentes, os produtos. É um processo que envolve o rearranjo dos átomos constituintes dos reagentes para formar produtos, sem alterar os núcleos dos átomos.

Por exemplo, em um processo usado para fabricar refrigerante e seltzer, dióxido de carbono é borbulhado na água sob condições pressurizadas e forma um novo composto conhecido como ácido carbônico (₂CO₃). Por esta equação, você sabe que ocorreu uma reação química.

CO₂(g) + H₂O (l) -> H₂CO₃(aq)

UMA reação física é diferente de uma reação química. As mudanças físicas envolvem apenas a mudança de estado, por exemplo, o congelamento da água em gelo e a sublimação do gelo seco em dióxido de carbono. Em ambos os cenários, a identidade química dos reagentes, H₂O e CO₂, não mudou. Os produtos ainda são feitos dos mesmos compostos que os reagentes.

H₂O (l) -> H₂O (s)

CO₂(s) -> CO₂(g)

UMA reação nuclear também se distingue de uma reação química. Envolve a colisão de dois núcleos para formar um ou mais nuclídeos que são diferentes dos núcleos pais. Por exemplo, Ernest Rutherford realizou a primeira transmutação artificial ao expor gás nitrogênio a partículas alfa, formando o isótopo ¹⁷O e ejetando um próton neste processo. O elemento no reagente mudou, então uma reação ocorreu.

¹⁴N + α -> ¹⁷O + p

Os tipos mais comuns de reações químicas são síntese, decomposição, deslocamento único, deslocamento duplo, combustão e ácido-base. No entanto, essa categorização não é exclusiva. Por exemplo, uma reação ácido-base também pode ser classificada como uma reação de duplo deslocamento.

Uma reação de síntese é aquela em que duas ou mais substâncias são combinado para formar um mais complexo. A equação química para uma forma geral de reação de síntese é a seguinte:

A + B -> AB

Um exemplo de reação de síntese é a combinação de ferro (Fe) e enxofre (S) para formar sulfeto de ferro.

Fe (s) + S (s) -> FeS (s)

Outro exemplo é quando o gás de sódio e cloro são combinados para produzir uma molécula mais complexa, o cloreto de sódio.

2Na (s) + Cl₂(g) -> 2 NaCl (s)

Uma reação de decomposição funciona exatamente ao contrário de uma reação de síntese. É uma reação onde uma substância mais complexa quebra em mais simples. Uma forma geral de uma reação de decomposição pode ser escrita como:

AB -> A + B

Um exemplo de reação de decomposição é a eletrólise da água para formar hidrogênio e gás oxigênio.

H₂O (l) -> H₂(g) + O₂(g)

A decomposição também pode ser térmica, como a conversão de ácido carbônico em água e dióxido de carbono sob condições de aquecimento. É comumente visto em bebidas carbonatadas.

H₂CO₃(aq) -> H₂O (l) + CO₂(g)

Também conhecida como reação de substituição simples, a reação de deslocamento simples ocorre quando um elemento puro troca de lugar por outro elemento em um composto. Está na forma geral:

A + BC -> AC + B

Muitos metais podem reagir com um ácido forte. Por exemplo, o magnésio reage com o ácido clorídrico para formar gás hidrogênio e cloreto de magnésio. Nesta reação, o magnésio troca de lugar com o hidrogênio no ácido clorídrico.

Mg (s) + 2HCl (aq) -> H₂(g) + MgCl₂(aq)

O magnésio também pode reagir com a água para gerar hidróxido de magnésio e gás hidrogênio.

Mg (s) + 2H₂O (l) -> H₂(g) + Mg (OH)₂(aq)

Outro tipo de reação química é o deslocamento duplo, no qual os cátions dos dois reagentes trocam de lugar para formar dois produtos completamente diferentes. Uma forma geral dessa reação é:

AB + CD -> AD + CB

Um exemplo de uma reação de deslocamento duplo é quando o cloreto de bário reage com o sulfato de magnésio para formar sulfato de bário e cloreto de magnésio. Nesta reação, os cátions de bário e magnésio nos reagentes trocam de lugar por novos compostos de bário e magnésio.

BaCl₂ + MgSO₄ -> BaSO₄ + MgCl₂

Outro exemplo é a reação de nitrato de chumbo com iodeto de potássio para formar iodeto de chumbo e nitrato de potássio.

Pb (NÃO₃)₂ + 2KI -> PbI₂ + 2KNO₃

Em ambos os casos, a reação gera um precipitado (BaSO₄ e PbI₂) de dois reagentes solúveis, portanto, eles também são agrupados em reações de precipitação.

Uma reação de combustão é um redox exotérmico reação química em que um combustível reage com o oxigênio para produzir produtos gasosos. Embora geralmente seja iniciado por uma forma de energia, como o uso de um fósforo aceso para acender uma fogueira, o calor liberado fornece energia para sustentar a reação.

Uma reação de combustão completa ocorre quando o excesso de oxigênio está presente e produz principalmente óxidos comuns, como dióxido de carbono e dióxido de enxofre. Para garantir a combustão total, o oxigênio presente deve ser duas ou três vezes a quantidade teórica calculada por estequiometria. Uma combustão completa de um hidrocarboneto pode ser expressa na forma:

4C_xH_y + (4x + y) O₂ -> 4xCO₂ + 2yH₂O + calor

A combustão do metano, que é um hidrocarboneto saturado, libera calor substancial (891 kJ / mol) e pode ser resumida pela equação da seguinte forma:

CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O + calor

O naftaleno é outro exemplo de hidrocarboneto e sua combustão completa também gera dióxido de carbono, água e calor.

C₁₀H₈ + 12O₂ -> 10CO₂ + 4H₂O + calor

Os álcoois também podem servir como fonte de combustível para a combustão, como o metanol.

CH₃OH + O₂ -> CO₂ + 2H₂O + calor

Uma combustão incompleta ocorre quando não há oxigênio suficiente para reagir totalmente com o combustível e produzir dióxido de carbono e água. Um exemplo é quando o metano é queimado em um suprimento limitado de oxigênio para produzir uma combinação de monóxido de carbono, dióxido de carbono, cinza de carbono e água. Pode ser expresso pelas equações abaixo, organizadas pela quantidade de oxigênio presente.

Pouco oxigênio:

CH₄ + O₂ -> C + 2H₂O

Um pouco de oxigênio:

2CH₄ + 3O₂ -> 2CO + 4H₂O

Mais oxigênio, mas não o suficiente:

4CH₄ + 7O₂ -> 2CO + 2CO₂ + 8H₂O

Muito monóxido de carbono pode resultar em envenenamento do ar porque se combina com a hemoglobina para formar carboxihemoglobina e reduz sua capacidade de fornecer oxigênio. Portanto, é importante garantir a combustão completa do combustível para uso doméstico e industrial.

A reação ácido-base é uma reação entre um ácido e uma base, e a água é um dos produtos. É um tipo especial de reação de deslocamento duplo (lugares A e B trocam) e estes exemplos de reação química são escritos como:

HA + BOH -> BA + H₂O

Um exemplo simples de reação ácido-base é quando um antiácido (hidróxido de cálcio) neutraliza o ácido do estômago (ácido clorídrico).

Ca (OH)₂ + 2HCl -> CaCl₂ + 2H₂O

Outro exemplo é a reação do vinagre (ácido acético) com o bicarbonato de sódio (bicarbonato de sódio). Neste processo, água e dióxido de carbono são formados, mas nenhum calor é liberado, portanto, não é uma reação de combustão.

CH₃COOH + NaHCO₃ -> CH₃COONa + H₂O + CO₂