Хімія. Повторне видання. 9 клас. Григорович
Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.
§ 21. Класифікація хімічних реакцій
Класифікація реакцій за кількістю і складом реагентів та продуктів реакції
Під час вивчення хімії ви вже ознайомилися з багатьма типами хімічних реакцій. У цьому параграфі ми узагальнимо ці знання та класифікуємо відомі вам реакції за різними ознаками.
Реакції за кількістю і складом реагентів та продуктів:
- сполучення: А + В → С
- розкладу: А → В + С + D
- заміщення: А + ВС → АС + В
- обміну: AB + CD → AD + СВ
Реакції сполучення відповідають схемі: А + В → С. Найбільш характерними є:
- взаємодії простих речовин: 2Fe + 3Сl2 = 2FeCl3
- гідратація оксидів: СО2 + Н2О = Н2СО3
- взаємодії кислотних оксидів з основними: СО2 + СаО = СаСО3
Реакції розкладу відповідають схемі: А → В + С + D. Розкладу піддаються речовини всіх відомих вам класів неорганічних сполук:
- кислоти: H2SiO3 = SiO2 + Н2О
- нерозчинні основи: Cu(OH)2 = СuО + Н2О
- солі: СаСО3 = СаО + СО2↑
- оксиди: 2HgO = 2Hg + О2↑
Реакції заміщення відповідають схемі: А + ВС → АС + В. Зазвичай реакції заміщення відбуваються між однією простою й однією складною речовиною:
- метал з оксидом: 2Аl + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe
- метал з кислотою: Zn + 2НСl = ZnCl2 + Η2↑
- метал із сіллю: Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu↓
- неметал з оксидом: С + РbО = CO + Pb
Хоча трапляються й реакції заміщення між двома складними речовинами, наприклад реакція оксиду із сіллю:
SiO2 + СаСО3 = CaSiO3 + СО2↑
Реакції обміну відповідають схемі: AB + CD → AD + СВ. Це найпоширеніша група реакцій між складними речовинами, зокрема, між кислотами, основами, солями й оксидами:
KOH + HNO3 = KNO3 + Н2O
Оборотні й необоротні реакції
Часто напрям реакції залежить від умов її проведення. Наприклад, за звичайних умов відбувається реакція утворення кальцій карбонату:
СаО + СО2 = СаСО3
Однак у разі нагрівання до високої температури (до 1000 °С) починає переважати реакція розкладання кальцій карбонату:
СаСО3 = СаО + СО2
Реакції за можливістю перебігу у протилежних напрямах:
- оборотні;
- необоротні.
Часто трапляється, що за однакових умов хімічна реакція може відбуватися у двох протилежних напрямах. Зокрема, наведена реакція в певному інтервалі температур відбувається в обох протилежних напрямах.
Реакції, які за заданих умов відбуваються як у прямому, так і у зворотному напрямах, називають оборотними.
Для запису рівнянь таких реакцій замість знака рівності використовують знак оборотності (протилежно спрямовані стрілки):
СаСО3 СаО + СО2
Оборотні процеси дуже поширені. До них належать дисоціація води і слабких кислот, взаємодія водню з бромом, йодом, азотом тощо.
Необоротними є такі хімічні реакції, продукти яких не здатні реагувати один з одним з утворенням початкових речовин. Тому в необоротних реакціях усі реагенти взаємодіють один з одним повністю з утворенням продуктів реакції. Більшість реакцій у неорганічній хімії є саме необоротними (на відміну від реакцій за участі органічних речовин).
Зверніть увагу: іноді помилково вважають, що якщо під час зливання розчинів електролітів не виділяється газ, вода або осад, то відбувається оборотна реакція. Наприклад, між розчинами натрій сульфату й калій карбонату:
Na2SO4 + К2СО3 = K2SO4 + Na2CO3
Але в оборотних реакціях перетворення відбуваються одночасно в обох напрямах, а в цьому випадку перетворень узагалі немає. Після зливання розчинів Na2SO4 та К2СО3 утворюється розчин, в якому міститься суміш йонів Na+, К+, SO42-, СО32-, між якими зовсім відсутня будь-яка хімічна реакція.
Класифікація реакцій за тепловим ефектом
Кожна хімічна реакція супроводжується тепловим ефектом: у хімічних взаємодіях теплота може виділятися або поглинатися. Екзотермічні реакції відбуваються з виділенням теплоти, а ендотермічні — з поглинанням теплоти.
Реакції за тепловим ефектом:
- екзотермічні;
- ендотермічні.
Класифікація реакцій за зміною ступеня окиснення
Реакції за зміною ступеня окиснення:
- окисно-відновні: міжмолекулярні, внутрішньомолекулярні;
- кислотно-основні: нейтралізації
Ступені окиснення елементи змінюють в окисно-відновних реакціях. Серед них виділяють:
- міжмолекулярні ОВР — елементи, що змінюють ступені окиснення, містяться у складі різних молекул (формульних одиниць). Це найпоширеніший тип окисно-відновних реакцій:
- внутрішньомолекулярні ОВР — елементи, що змінюють ступені окиснення, містяться у складі однієї молекули (формульної одиниці):
Хімічні реакції, в яких ступені окиснення елементів не змінюються, є кислотно-основними. У кислотно-основних реакціях кислотні речовини взаємодіють з основними. Реакції йонного обміну між солями також є кислотно-основними, хоча їх описують не відомою вам теорією кислот і основ Арреніуса, а іншими, більш загальними, теоріями кислот і основ.
Серед кислотно-основних реакцій виділяють групу реакцій, які називають реакціями нейтралізації — це група реакції взаємодії кислот з основами з утворенням солі й води.
Приклад. Класифікуйте наведені хімічні реакції за різними класифікаційними ознаками.
1) Н2SО4(розч.) + 2NаОН(розч.) = Na2SO4(poзч.) + 2Н2О; ΔH < 0;
2) СО2(г.) + С(тв.) 2СО(г.); ΔН > 0.
Реакція 1 є реакцією обміну. Вона відбувається тільки в одному напрямку, а отже, є необоротною. Теплота під час реакції виділяється, тож ця реакція є екзотермічною. Жоден елемент не змінює свій ступінь окиснення: вона є кислотно-основною, причому належить до реакцій нейтралізації.
Реакція 2 є реакцією сполучення. Оскільки вона відбувається в обох напрямах, то є оборотною. За тепловим ефектом вона є ендотермічною завдяки поглинанню теплоти в прямій реакції. Під час реакції атоми Карбону змінюють ступінь окиснення, тож вона є окисно-відновною, причому міжмолекулярною.
Ключова ідея
Класифікація хімічних реакцій полягає в розподіленні їх на групи згідно з певними важливими ознаками. Під час класифікації головне — виявити ці характерні ознаки хімічної реакції.
Завдання для засвоєння матеріалу
244. Назвіть ознаки, за якими можна класифікувати хімічні реакції. На які типи поділяють хімічні реакції за цими ознаками?
245. Наведіть по одному прикладу: а) ендотермічної реакції розкладу; б) реакції сполучення між газами; в) окисно-відновної реакції розкладу; г) екзотермічної реакції між твердою та газуватою речовинами; д) окисно-відновної реакції заміщення між твердою та рідкою речовинами.
246. Наведені хімічні реакції класифікуйте за класифікаційними ознаками:
- а) Ν2(г.) + 3Н2(г.) 2ΝΗ3(г.); ΔΗ < 0;
- б) 2КМnО4(тв.) = К2МnО4(тв.) + МnО2(тв.) + О2(г.); ΔΗ > 0;
- в) Fe(тв.) + СuSО4(розч.) = FeSO4(poзч.) + Сu(тв.); ΔΗ < 0;
- г) NаОН(розч.) + НNO3(розч.) = NaNO3(poзч.) + Н2О; ΔΗ < 0;
- д) Н2О(р.) + SO3(p.) = H2SO4(p); ΔΗ < 0;
- е) Сl2(г.) + Н2О НСl(розч.) + НСlО(розч.); ΔΗ > 0.
247. Складіть рівняння реакцій, що відповідають наведеним схемам:
248. Визначте, які хімічні реакції зображені на малюнку 21.1. Складіть їх рівняння та класифікуйте за різними ознаками.
Мал. 21.1. Приклади хімічних реакцій
Теми навчальних проектів за темою «Хімічні реакції»:
• Ендотермічні реакції на службі людині.
• Екзотермічні реакції в життєдіяльності живих організмів.
Перевірте свої знання за темою «Хімічні реакції», виконавши тестові завдання на сайті.
Цей контент створено завдяки Міністерству освіти і науки України