Как определить 6 типов химических реакций

Химические реакции являются неотъемлемой частью технологий, участвуя в различных видах человеческой деятельности, которые являются частью нашей повседневной жизни. Примеры химических реакций, с которыми мы сталкиваемся каждый день, включают сжигание топлива и изготовление вина и пива. Химические реакции также широко распространены в природе, от химического выветривания горных пород, фотосинтеза в растениях и процесса дыхания у животных.

В более широком аспекте можно выделить три типы реакций: физический, химический и ядерный. Химические реакции можно разделить на множество категорий. Шесть общих типы химических реакций это: синтез, разложение, одинарное вытеснение, двойное вытеснение, реакции горения и кислотно-основные реакции. Ученые классифицируют их на основе того, что происходит при переходе от реагентов к продуктам. Это помогает прогнозировать реакционную способность реагентов и продуктов, образующихся в результате реакций.

А химическая реакция представляет собой процесс, в котором одно или несколько веществ, реагентов, подвергаются химическому превращению с образованием одного или нескольких различных веществ, продуктов. Это процесс, который включает перегруппировку составляющих атомов реагентов с образованием продуктов без изменения ядер атомов.

Например, в процессе производства соды и сельтерской воды диоксид углерода барботируется в воду в условиях повышенного давления и образует новое соединение, известное как угольная кислота (H₂CO₃). По этому уравнению вы знаете, что произошла химическая реакция.

CO₂(г) + H₂O (l) -> H₂CO₃(водн.)

А физическая реакция отличается от химической реакции. Физические изменения включают только изменение состояния, например, замерзание воды до льда и сублимацию сухого льда до диоксида углерода. В обоих сценариях химическая идентичность реагентов H₂O и CO₂, не изменилось. Продукты по-прежнему состоят из тех же соединений, что и реагенты.

ЧАС₂O (l) -> H₂Операционные системы)

CO₂(s) -> CO₂(грамм)

А ядерная реакция также отличается от химической реакции. Он включает столкновение двух ядер с образованием одного или нескольких нуклидов, отличных от родительских ядер. Например, Эрнест Резерфорд выполнил первую искусственную трансмутацию, подвергнув азотный газ альфа-частицам, образуя изотоп ¹⁷O и выбрасывая протон в этом процессе. Элемент в реагенте изменился, таким образом, произошла реакция.

¹⁴N + α -> ¹⁷O + p

Наиболее распространенными типами химических реакций являются синтез, разложение, одинарное вытеснение, двойное вытеснение, горение и кислотно-щелочная реакция. Однако такая категоризация не является исключительной. Например, кислотно-основная реакция также может быть классифицирована как реакция двойного замещения.

Реакция синтеза - это реакция, в которой два или более веществ комбинированный чтобы сформировать более сложный. Химическое уравнение для общей формы реакции синтеза выглядит следующим образом:

А + В -> АВ

Одним из примеров реакции синтеза является сочетание железа (Fe) и серы (S) с образованием сульфида железа.

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

Другой пример - когда натрий и газообразный хлор объединяются с образованием более сложной молекулы - хлорида натрия.

2Na (s) + Cl₂(г) -> 2NaCl (т)

Реакция разложения работает совершенно противоположно реакции синтеза. Это реакция, при которой более сложное вещество распадается на более простые. Общий вид реакции разложения можно записать как:

AB -> A + B

Примером реакции разложения является электролиз воды с образованием газообразного водорода и кислорода.

ЧАС₂O (l) -> H₂(г) + O₂(грамм)

Разложение также может быть термическим, например превращение угольной кислоты в воду и диоксид углерода в условиях нагревания. Обычно встречается в газированных напитках.

ЧАС₂CO₃(водный) -> H₂О (л) + СО₂(грамм)

Также известная как реакция одиночного замещения, реакция одиночного замещения - это когда чистый элемент переключается местами с другим элементом в соединении. Это в общем виде:

А + ВС -> АС + В

Многие металлы могут реагировать с сильной кислотой. Например, магний реагирует с соляной кислотой с образованием газообразного водорода и хлорида магния. В этой реакции магний меняется местами с водородом в соляной кислоте.

Mg (тв) + 2HCl (водн.) -> H₂(г) + MgCl₂(водн.)

Магний также может реагировать с водой с образованием гидроксида магния и газообразного водорода.

Мг (тв) + 2Н₂O (l) -> H₂(г) + Mg (OH)₂(водн.)

Другой тип химических реакций - это двойное замещение, при котором катионы двух реагентов меняются местами, образуя два совершенно разных продукта. Общая форма этой реакции:

AB + CD -> AD + CB

Одним из примеров реакции двойного замещения является реакция хлорида бария с сульфатом магния с образованием сульфата бария и хлорида магния. В этой реакции катионы бария и магния в реагентах меняются местами на новые соединения бария и магния.

BaCl₂ + MgSO₄ -> BaSO₄ + MgCl₂

Другой пример - реакция нитрата свинца с йодидом калия с образованием йодида свинца и нитрата калия.

Pb (НЕТ₃)₂ + 2KI -> PbI₂ + 2КНО₃

В обоих случаях в результате реакции образуется осадок (BaSO₄ и PbI₂) от двух растворимых реагентов, поэтому они также группируются по реакциям осаждения.

Реакция горения - это экзотермический окислительно-восстановительный потенциал химическая реакция, при которой топливо реагирует с кислородом с образованием газообразных продуктов. Хотя обычно это инициируется какой-либо формой энергии, такой как использование зажженной спички для зажигания огня, выделяемое тепло обеспечивает энергию для поддержания реакции.

Полная реакция сгорания происходит, когда присутствует избыток кислорода и дает в основном обычные оксиды, такие как диоксид углерода и диоксид серы. Для обеспечения полного сгорания содержание кислорода должно быть в два или три раза больше теоретического количества, рассчитанного по стехиометрии. Полное сгорание углеводорода можно выразить в виде:

4C_ИксЧАС_у + (4x + y) O₂ -> 4xCO₂ + 2yH₂O + тепло

При сгорании метана, который является насыщенным углеводородом, выделяется значительное количество тепла (891 кДж / моль), что можно обобщить следующим уравнением:

CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O + тепло

Нафталин является еще одним примером углеводорода, при его полном сгорании также выделяется углекислый газ, вода и тепло.

C₁₀ЧАС₈ + 12O₂ -> 10CO₂ + 4H₂O + тепло

Спирты также могут служить источником топлива для горения, например, метанол.

CH₃ОН + О₂ -> CO₂ + 2H₂O + тепло

Неполное сгорание происходит, когда кислорода недостаточно для полной реакции с топливом с образованием диоксида углерода и воды. Таким примером является сжигание метана при ограниченном количестве кислорода для получения комбинации монооксида углерода, диоксида углерода, углеродной золы и воды. Это может быть выражено приведенными ниже уравнениями в зависимости от количества присутствующего кислорода.

Мало кислорода:

CH₄ + O₂ -> C + 2H₂O

Немного кислорода:

2CH₄ + 3O₂ -> 2СО + 4Н₂O

Больше, но недостаточно кислорода:

4CH₄ + 7O₂ -> 2СО + 2СО₂ + 8H₂O

Слишком много оксида углерода может привести к отравлению воздуха, поскольку он соединяется с гемоглобином с образованием карбоксигемоглобина и снижает его способность доставлять кислород. Поэтому важно обеспечить полное сгорание топлива для бытовых и промышленных нужд.

Кислотно-основная реакция - это реакция между кислотой и основанием, одним из продуктов которой является вода. Это особый тип реакции двойного смещения (местами переключения A и B), и эти примеры химических реакций записываются как:

HA + BOH -> BA + H₂O

Простой пример кислотно-щелочной реакции - это когда антацид (гидроксид кальция) нейтрализует желудочную кислоту (соляную кислоту).

Са (ОН)₂ + 2HCl -> CaCl₂ + 2H₂O

Другой пример - реакция уксуса (уксусной кислоты) с пищевой содой (бикарбонатом натрия). В этом процессе образуются вода и углекислый газ, но не выделяется тепло, поэтому это не реакция горения.

CH₃COOH + NaHCO₃ -> СН₃COONa + H₂O + CO₂