Caracteristicile caracteristicilor de clasificare. Clasificarea reacțiilor chimice care stau la baza proceselor chimico-tehnologice industriale Nomenclatura sărurilor de bază

Proprietățile chimice ale substanțelor sunt dezvăluite într-o varietate de reacții chimice.

Se numesc transformări ale substanțelor însoțite de modificări ale compoziției și (sau) structurii lor reactii chimice. Următoarea definiție este adesea găsită: reacție chimică este procesul de transformare a substanțelor inițiale (reactivi) în substanțe finale (produse).

Reacțiile chimice sunt scrise folosind ecuații și diagrame chimice care conțin formulele substanțelor inițiale și ale produselor de reacție. În ecuațiile chimice, spre deosebire de diagrame, numărul de atomi ai fiecărui element este același pe partea stângă și cea dreaptă, ceea ce reflectă legea conservării masei.

În partea stângă a ecuației sunt scrise formulele substanțelor inițiale (reactivi), în partea dreaptă - substanțele obținute în urma reacției chimice (produși de reacție, substanțe finale). Semnul egal care leagă părțile stânga și dreaptă indică faptul că numărul total de atomi ai substanțelor implicate în reacție rămâne constant. Acest lucru se realizează prin plasarea coeficienților stoichiometrici întregi în fața formulelor, arătând relațiile cantitative dintre reactanți și produșii de reacție.

Ecuațiile chimice pot conține informații suplimentare despre caracteristicile reacției. Dacă o reacție chimică are loc sub influența influențelor externe (temperatură, presiune, radiație etc.), acest lucru este indicat de simbolul corespunzător, de obicei deasupra (sau „dedesubt”) semnului egal.

Un număr mare de reacții chimice pot fi grupate în mai multe tipuri de reacții, care au caracteristici foarte specifice.

Ca caracteristici de clasificare pot fi selectate următoarele:

1. Numărul și compoziția substanțelor inițiale și a produselor de reacție.

2. Starea fizică a reactivilor și a produselor de reacție.

3. Numărul de faze în care se află participanții la reacție.

4. Natura particulelor transferate.

5. Posibilitatea ca reacția să se producă în direcții înainte și invers.

6. Semnul efectului termic împarte toate reacțiile în: exotermic reacții care apar cu exo-efect - eliberare de energie sub formă de căldură (Q>0, ∆H<0):

C + O 2 = CO 2 + Q

Şi endotermic reacții care apar cu efectul endo - absorbția energiei sub formă de căldură (Q<0, ∆H >0):

N2 + O2 = 2NO - Q.

Astfel de reacții sunt denumite termochimic.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra fiecărui tip de reacție.

Clasificarea în funcție de numărul și compoziția reactivilor și a substanțelor finale

1. Reacții compuse

Când un compus reacţionează din mai multe substanţe care reacţionează cu o compoziţie relativ simplă, se obţine o substanţă cu o compoziţie mai complexă:

De regulă, aceste reacții sunt însoțite de eliberarea de căldură, adică. duce la formarea de compuși mai stabili și mai puțin bogați în energie.

Reacțiile compușilor substanțelor simple sunt întotdeauna de natură redox. Reacțiile compuse care apar între substanțe complexe pot avea loc fără modificarea valenței:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2,

și, de asemenea, să fie clasificate ca redox:

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3.

2. Reacții de descompunere

Reacțiile de descompunere duc la formarea mai multor compuși dintr-o substanță complexă:

A = B + C + D.

Produșii de descompunere ai unei substanțe complexe pot fi atât substanțe simple, cât și complexe.

Dintre reacțiile de descompunere care au loc fără modificarea stărilor de valență, de remarcată este descompunerea hidraților, bazelor, acizilor și sărurilor cristaline ale acizilor care conțin oxigen:

	t o
4HNO3	=	2H2O + 4NO2O + O2O.

2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2,
(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + 4H2O.

Reacțiile de descompunere redox sunt caracteristice în special pentru sărurile acidului azotic.

Reacțiile de descompunere din chimia organică se numesc cracare:

C18H38 = C9H18 + C9H20,

sau dehidrogenare

C4H10 = C4H6 + 2H2.

3. Reacții de substituție

În reacțiile de substituție, de obicei o substanță simplă reacționează cu una complexă, formând o altă substanță simplă și alta complexă:

A + BC = AB + C.

Aceste reacții aparțin în mare parte reacțiilor redox:

2Al + Fe 2 O 3 = 2Fe + Al 2 O 3,

Zn + 2HCl = ZnСl2 + H2,

2KBr + Cl 2 = 2KCl + Br 2,

2KlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2.

Exemplele de reacții de substituție care nu sunt însoțite de o modificare a stărilor de valență ale atomilor sunt extrem de puține. Trebuie remarcată reacția dioxidului de siliciu cu sărurile acizilor care conțin oxigen, care corespund anhidridelor gazoase sau volatile:

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2,

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 \u003d 3СаSiO 3 + P 2 O 5,

Uneori, aceste reacții sunt considerate reacții de schimb:

CH4 + CI2 = CH3CI + HCI.

4. Reacții de schimb

Reacții de schimb sunt reacții între doi compuși care își schimbă constituenții între ei:

AB + CD = AD + CB.

Dacă procesele redox au loc în timpul reacțiilor de substituție, atunci reacțiile de schimb au loc întotdeauna fără a modifica starea de valență a atomilor. Acesta este cel mai comun grup de reacții între substanțe complexe - oxizi, baze, acizi și săruri:

ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O,

AgNO3 + KBr = AgBr + KNO3,

CrCI3 + ZNaON = Cr(OH)3 + ZNaCl.

Un caz special al acestor reacții de schimb este reacții de neutralizare:

HCl + KOH = KCI + H2O.

De obicei, aceste reacții se supun legilor echilibrului chimic și se desfășoară în direcția în care cel puțin una dintre substanțe este îndepărtată din sfera de reacție sub formă de substanță gazoasă, volatilă, precipitată sau compus cu disociere scăzută (pentru soluții):

NaHCO3 + HCI = NaCl + H2O + CO2,

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 ↓ + 2H2O,

CH3COONa + H3PO4 = CH3COOH + NaH2PO4.

5. Reacții de transfer.

În reacțiile de transfer, un atom sau un grup de atomi se deplasează de la o unitate structurală la alta:

AB + BC = A + B 2 C,

A 2 B + 2CB 2 = DIA 2 + DIA 3.

De exemplu:

2AgCl + SnCl 2 = 2Ag + SnCl 4,

H2O + 2NO2 = HNO2 + HNO3.

Clasificarea reacțiilor în funcție de caracteristicile fazelor

În funcție de starea de agregare a substanțelor care reacţionează, se disting următoarele reacţii:

1. Reacții gazoase

H2+Cl2		2HCI.

2. Reacții în soluții

NaOH(soluție) + HCI(p-p) = NaCl(p-p) + H2O(l)

3. Reacții între solide

	t o
CaO(tv) + SiO2 (tv)	=	CaSiO 3 (sol)

Clasificarea reacțiilor în funcție de numărul de faze.

O fază este înțeleasă ca o colecție de părți omogene ale unui sistem cu aceleași proprietăți fizice și chimice și separate între ele printr-o interfață.

Din acest punct de vedere, întreaga varietate de reacții poate fi împărțită în două clase:

1. Reacții omogene (monofazate). Acestea includ reacții care au loc în faza gazoasă și o serie de reacții care au loc în soluții.

2. Reacții eterogene (multifază). Acestea includ reacții în care reactanții și produșii de reacție sunt în faze diferite. De exemplu:

reacții în fază gaz-lichid

C02 (g) + NaOH(p-p) = NaHC03 (p-p).

reacții în fază gaz-solidă

CO2 (g) + CaO (tv) = CaC03 (tv).

reacții în fază lichid-solid

Na2S04 (soluție) + BaCl3 (soluție) = BaS04 (tv)↓ + 2NaCI (p-p).

reacții în fază lichid-gaz-solid

Ca(HCO3)2 (soluție) + H2S04 (soluție) = CO2 (r) + H20 (l) + CaS04 (sol)↓.

Clasificarea reacțiilor în funcție de tipul de particule transferate

1. Reacții protolitice.

LA reacții protolitice includ procese chimice, a căror esență este transferul unui proton de la o substanță care reacţionează la alta.

Această clasificare se bazează pe teoria protolitică a acizilor și bazelor, conform căreia un acid este orice substanță care donează un proton, iar o bază este o substanță care poate accepta un proton, de exemplu:

Reacțiile protolitice includ reacțiile de neutralizare și hidroliză.

2. Reacții redox.

Acestea includ reacții în care substanțele care reacţionează fac schimb de electroni, modificând astfel stările de oxidare ale atomilor elementelor care alcătuiesc substanțele care reacţionează. De exemplu:

Zn + 2H + → Zn 2 + + H 2,

FeS2 + 8HNO3 (conc) = Fe(NO3)3 + 5NO + 2H2SO4 + 2H2O,

Marea majoritate a reacțiilor chimice sunt reacții redox, ele joacă un rol extrem de important.

3. Reacții de schimb de liganzi.

Acestea includ reacții în timpul cărora are loc transferul unei perechi de electroni cu formarea unei legături covalente printr-un mecanism donor-acceptor. De exemplu:

Cu(NO3)2 + 4NH3 = (NO3)2,

Fe + 5CO = ,

Al(OH)3 + NaOH = .

O trăsătură caracteristică a reacțiilor de schimb de liganzi este că formarea de noi compuși, numiți complecși, are loc fără modificarea stării de oxidare.

4. Reacții de schimb atomo-molecular.

Acest tip de reacție include multe dintre reacțiile de substituție studiate în chimia organică care apar printr-un mecanism radical, electrofil sau nucleofil.

Reacții chimice reversibile și ireversibile

Procesele chimice reversibile sunt acelea ale căror produse sunt capabile să reacționeze între ele în aceleași condiții în care au fost obținute pentru a forma substanțele inițiale.

Pentru reacțiile reversibile, ecuația este de obicei scrisă după cum urmează:

Două săgeți îndreptate în sens opus indică faptul că, în aceleași condiții, atât reacțiile înainte, cât și cele invers au loc simultan, de exemplu:

CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O.

Procesele chimice ireversibile sunt acelea ale căror produse nu sunt capabile să reacționeze între ele pentru a forma substanțele inițiale. Exemple de reacții ireversibile includ descompunerea sării Berthollet atunci când este încălzită:

2КlО 3 → 2Кl + ЗО 2,

sau oxidarea glucozei de către oxigenul atmosferic:

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O.

Reacțiile chimice trebuie diferențiate de reacțiile nucleare. Ca rezultat al reacțiilor chimice, numărul total de atomi ai fiecărui element chimic și compoziția sa izotopică nu se modifică. Reacțiile nucleare sunt o chestiune diferită - procese de transformare a nucleelor ​​atomice ca urmare a interacțiunii lor cu alte nuclee sau particule elementare, de exemplu transformarea aluminiului în magneziu:

27 13 Al + 1 1 H = 24 12 Mg + 4 2 He

Clasificarea reacțiilor chimice are mai multe fațete, adică se poate baza pe diferite caracteristici. Dar oricare dintre aceste caracteristici poate include reacții între substanțe anorganice și organice.

Să luăm în considerare clasificarea reacțiilor chimice în funcție de diferite criterii.

I. După numărul şi compoziţia substanţelor care reacţionează

Reacții care apar fără modificarea compoziției substanțelor.

În chimia anorganică, astfel de reacții includ procesele de obținere a modificărilor alotropice ale unui element chimic, de exemplu:

C (grafit) ↔ C (diamant)
S (orombic) ↔ S (monoclinic)
P (alb) ↔ P (roșu)
Sn (staniul alb) ↔ Sn (staniul gri)
3O 2 (oxigen) ↔ 2O 3 (ozon)

În chimia organică, acest tip de reacție poate include reacții de izomerizare, care apar fără a modifica nu numai compoziția calitativă, ci și cantitativă a moleculelor de substanțe, de exemplu:

1. Izomerizarea alcanilor.

Reacția de izomerizare a alcanilor este de mare importanță practică, deoarece hidrocarburile de izostructură au o capacitate mai mică de detonare.

2. Izomerizarea alchenelor.

3. Izomerizarea alchinelor (reacția lui A.E. Favorsky).

CH 3 - CH 2 - C= - CH ↔ CH 3 - C= - C- CH 3

etil acetilenă dimetil acetilenă

4. Izomerizarea haloalcanilor (A. E. Favorsky, 1907).

5. Izomerizarea cianului de amoniu la încălzire.

Ureea a fost sintetizată pentru prima dată de F. Wöhler în 1828 prin izomerizarea cianatului de amoniu la încălzire.

Reacții care apar la modificarea compoziției unei substanțe

Se pot distinge patru tipuri de astfel de reacții: combinație, descompunere, substituție și schimb.

1. Reacțiile compuse sunt reacții în care o substanță complexă se formează din două sau mai multe substanțe

În chimia anorganică, întreaga varietate de reacții compuse poate fi luată în considerare, de exemplu, folosind exemplul de reacții pentru producerea acidului sulfuric din sulf:

1. Prepararea oxidului de sulf (IV):

S + O 2 = SO - din două substanțe simple se formează o substanță complexă.

2. Prepararea oxidului de sulf (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - din substanțe simple și complexe se formează o substanță complexă.

3. Prepararea acidului sulfuric:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 - din două substanțe complexe se formează o substanță complexă.

Un exemplu de reacție compusă în care se formează o substanță complexă din mai mult de două substanțe inițiale este etapa finală de producere a acidului azotic:

4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3

În chimia organică, reacțiile de unire sunt denumite în mod obișnuit „reacții de adunare”. Întreaga varietate de astfel de reacții poate fi luată în considerare folosind exemplul unui bloc de reacții care caracterizează proprietățile substanțelor nesaturate, de exemplu etilena:

1. Reacția de hidrogenare - adăugare de hidrogen:

CH2 =CH2 + H2 → H3-CH3

etena → etan

2. Reacția de hidratare – adăugare de apă.

3. Reacția de polimerizare.

2. Reacțiile de descompunere sunt reacții în care dintr-o substanță complexă se formează mai multe substanțe noi.

În chimia anorganică, întreaga varietate de astfel de reacții poate fi luată în considerare în blocul de reacții pentru producerea de oxigen prin metode de laborator:

1. Descompunerea oxidului de mercur(II) - dintr-o substanță complexă se formează două simple.

2. Descompunerea azotatului de potasiu - dintr-o substanță complexă se formează una simplă și una complexă.

3. Descompunerea permanganatului de potasiu - dintr-o substanță complexă se formează două substanțe complexe și una simplă, adică trei substanțe noi.

În chimia organică, reacțiile de descompunere pot fi considerate în blocul de reacții pentru producerea etilenei în laborator și în industrie:

1. Reacția de deshidratare (eliminare a apei) a etanolului:

C2H5OH → CH2=CH2 + H2O

2. Reacția de dehidrogenare (eliminarea hidrogenului) a etanului:

CH3-CH3 → CH2 =CH2 + H2

sau CH3-CH3 → 2C + ZN2

3. Reacția de cracare (divizare) a propanului:

CH3-CH2-CH3 → CH2=CH2 + CH4

3. Reacțiile de substituție sunt reacții în care atomii unei substanțe simple înlocuiesc atomii unui element dintr-o substanță complexă.

În chimia anorganică, un exemplu de astfel de procese este un bloc de reacții care caracterizează proprietățile, de exemplu, ale metalelor:

1. Interacțiunea metalelor alcaline sau alcalino-pământoase cu apa:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

2. Interacțiunea metalelor cu acizii în soluție:

Zn + 2HCl = ZnСl2 + H2

3. Interacțiunea metalelor cu sărurile în soluție:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

4. Metalotermie:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Сr

Subiectul studiului chimiei organice nu îl reprezintă substanțele simple, ci doar compușii. Prin urmare, ca exemplu de reacție de substituție, prezentăm proprietatea cea mai caracteristică a compușilor saturați, în special metanul, - capacitatea atomilor săi de hidrogen de a fi înlocuiți cu atomi de halogen. Un alt exemplu este bromurarea unui compus aromatic (benzen, toluen, anilină).

C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr

benzen → bromobenzen

Să acordăm atenție particularității reacției de substituție în substanțele organice: ca urmare a unor astfel de reacții, nu se formează o substanță simplă și complexă, ca în chimia anorganică, ci două substanțe complexe.

În chimia organică, reacțiile de substituție includ și unele reacții între două substanțe complexe, de exemplu, nitrarea benzenului. Este formal o reacție de schimb. Faptul că aceasta este o reacție de substituție devine clar doar atunci când se ia în considerare mecanismul acesteia.

4. Reacțiile de schimb sunt reacții în care două substanțe complexe își schimbă componentele

Aceste reacții caracterizează proprietățile electroliților și în soluții se desfășoară conform regulii lui Berthollet, adică numai dacă rezultatul este formarea unui precipitat, gaz sau substanță ușor disociabilă (de exemplu, H 2 O).

În chimia anorganică, acesta poate fi un bloc de reacții care caracterizează, de exemplu, proprietățile alcaline:

1. Reacție de neutralizare care are loc cu formarea de sare și apă.

2. Reacția dintre alcali și sare, care are loc odată cu formarea gazului.

3. Reacția dintre alcali și sare, care are ca rezultat formarea unui precipitat:

CuSO4 + 2KOH = Cu(OH)2 + K2SO4

sau sub formă ionică:

Cu 2+ + 2OH - = Cu(OH) 2

În chimia organică, putem lua în considerare un bloc de reacții care caracterizează, de exemplu, proprietățile acidului acetic:

1. Reacția care are loc cu formarea unui electrolit slab - H 2 O:

CH3COOH + NaOH → Na(CH3COO) + H2O

2. Reacția care are loc la formarea gazului:

2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O

3. Reacția care are loc cu formarea unui precipitat:

2CH 3 COOH + K 2 SO 3 → 2K (CH 3 COO) + H 2 SO 3

2CH 3 COOH + SiO → 2CH 3 COO + H 2 SiO 3

II. Prin modificarea stărilor de oxidare ale elementelor chimice formând substanțe

Pe baza acestei caracteristici, se disting următoarele reacții:

1. Reacții care apar cu modificarea stărilor de oxidare ale elementelor sau reacții redox.

Acestea includ multe reacții, inclusiv toate reacțiile de substituție, precum și acele reacții de combinare și descompunere în care este implicată cel puțin o substanță simplă, de exemplu:

1. Mg0 + H + 2S04 = Mg +2S04 + H2

2. 2Mg0 + O02 = Mg +2O-2

Reacțiile redox complexe sunt compuse folosind metoda echilibrului electronic.

2KMn +7 O 4 + 16HCl - = 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O

În chimia organică, un exemplu izbitor de reacții redox sunt proprietățile aldehidelor.

1. Se reduc la alcoolii corespunzători:

Aldechidele sunt oxidate la acizii corespunzători:

2. Reacții care apar fără modificarea stărilor de oxidare ale elementelor chimice.

Acestea includ, de exemplu, toate reacțiile de schimb ionic, precum și multe reacții compuse, multe reacții de descompunere, reacții de esterificare:

HCOOH + CHgOH = HCOOH3 + H2O

III. Prin efect termic

Pe baza efectului termic, reacțiile sunt împărțite în exoterme și endoterme.

1. Reacțiile exoterme apar cu eliberarea de energie.

Acestea includ aproape toate reacțiile compuse. O excepție rară este reacția endotermă de sinteză a oxidului nitric (II) din azot și oxigen și reacția hidrogenului gazos cu iodul solid.

Reacțiile exoterme care apar odată cu eliberarea luminii sunt clasificate ca reacții de ardere. Hidrogenarea etilenei este un exemplu de reacție exotermă. Funcționează la temperatura camerei.

2. Reacțiile endoterme apar cu absorbția energiei.

Evident, acestea vor include aproape toate reacțiile de descompunere, de exemplu:

1. Arderea calcarului

2. Crăparea butanului

Cantitatea de energie eliberată sau absorbită ca rezultat al unei reacții se numește efect termic al reacției, iar ecuația unei reacții chimice care indică acest efect se numește ecuație termochimică:

H2(g) + C12(g) = 2HC1(g) + 92,3 kJ

N2 (g) + O2 (g) = 2NO (g) - 90,4 kJ

IV. În funcție de starea de agregare a substanțelor care reacţionează (compoziția de fază)

După starea de agregare a substanţelor care reacţionează, acestea se disting:

1. Reacții eterogene - reacții în care reactanții și produșii de reacție sunt în diferite stări de agregare (în faze diferite).

2. Reacții omogene - reacții în care reactanții și produșii de reacție sunt în aceeași stare de agregare (în aceeași fază).

V. Prin participarea catalizatorului

Pe baza participării catalizatorului, se disting:

1. Reacții necatalitice care au loc fără participarea unui catalizator.

2. Reacții catalitice care au loc cu participarea unui catalizator. Deoarece toate reacțiile biochimice care au loc în celulele organismelor vii au loc cu participarea unor catalizatori biologici speciali de natură proteică - enzime, toate sunt catalitice sau, mai precis, enzimatice. Trebuie remarcat faptul că peste 70% din industriile chimice folosesc catalizatori.

VI. După direcție

După direcție se disting:

1. Reacțiile ireversibile apar în condiții date într-o singură direcție. Acestea includ toate reacțiile de schimb însoțite de formarea unui precipitat, gaz sau substanță ușor disociabilă (apa) și toate reacțiile de ardere.

2. Reacțiile reversibile în aceste condiții au loc simultan în două direcții opuse. Marea majoritate a acestor reacții sunt.

În chimia organică, semnul reversibilității este reflectat de numele - antonime ale proceselor:

Hidrogenare - dehidrogenare,

Hidratare - deshidratare,

Polimerizare - depolimerizare.

Toate reacțiile de esterificare (procesul opus, după cum știți, se numește hidroliză) și hidroliza proteinelor, esterilor, carbohidraților și polinucleotidelor sunt reversibile. Reversibilitatea acestor procese stă la baza celei mai importante proprietăți a unui organism viu - metabolismul.

VII. După mecanismul de curgere se disting:

1. Reacțiile radicale apar între radicalii și moleculele formate în timpul reacției.

După cum știți deja, în toate reacțiile legăturile chimice vechi sunt rupte și se formează legături chimice noi. Metoda de rupere a legăturii în moleculele substanței inițiale determină mecanismul (calea) reacției. Dacă o substanță este formată printr-o legătură covalentă, atunci pot exista două moduri de a rupe această legătură: hemolitică și heterolitică. De exemplu, pentru moleculele Cl 2, CH 4 etc., are loc clivarea hemolitică a legăturilor, aceasta va duce la formarea de particule cu electroni nepereche, adică radicali liberi.

Radicalii se formează cel mai adesea atunci când legăturile sunt rupte în care perechile de electroni împărtășite între atomi sunt distribuite aproximativ egal (legatură covalentă nepolară), dar multe legături polare pot fi, de asemenea, rupte într-un mod similar, în special atunci când reacția are loc în fază gazoasă și sub influența luminii, ca, de exemplu, în cazul proceselor discutate mai sus - interacțiunea dintre C 12 și CH 4 -. Radicalii sunt foarte reactivi deoarece tind să-și completeze stratul de electroni prin luarea unui electron de la un alt atom sau moleculă. De exemplu, când un radical de clor se ciocnește cu o moleculă de hidrogen, determină ruperea perechii de electroni care leagă atomii de hidrogen și formează o legătură covalentă cu unul dintre atomii de hidrogen. Al doilea atom de hidrogen, devenit radical, formează o pereche de electroni comună cu electronul nepereche al atomului de clor din molecula de Cl 2 care se prăbușește, rezultând formarea unui radical de clor care atacă o nouă moleculă de hidrogen etc.

Reacțiile care reprezintă un lanț de transformări succesive se numesc reacții în lanț. Pentru dezvoltarea teoriei reacțiilor în lanț, doi chimiști remarcabili - compatriotul nostru N. N. Semenov și englezul S. A. Hinshelwood au primit Premiul Nobel.
Reacția de substituție între clor și metan se desfășoară în mod similar:

Majoritatea reacțiilor de combustie a substanțelor organice și anorganice, sinteza apei, amoniacului, polimerizarea etilenei, clorurii de vinil etc., au loc prin mecanismul radical.

2. Reacțiile ionice apar între ionii care există deja sau se formează în timpul reacției.

Reacțiile ionice tipice sunt interacțiunile dintre electroliții în soluție. Ionii se formează nu numai în timpul disocierii electroliților în soluții, ci și sub acțiunea descărcărilor electrice, a încălzirii sau a radiațiilor. Razele γ, de exemplu, transformă moleculele de apă și metan în ioni moleculari.

Conform unui alt mecanism ionic, au loc reacții de adăugare de halogenuri de hidrogen, hidrogen, halogeni la alchene, oxidarea și deshidratarea alcoolilor, înlocuirea alcoolului hidroxil cu halogen; reacţii care caracterizează proprietăţile aldehidelor şi acizilor. În acest caz, ionii sunt formați prin scindarea heterolitică a legăturilor covalente polare.

VIII. După tipul de energie

inițierea reacției se disting:

1. Reacții fotochimice. Ele sunt inițiate de energia luminii. Pe lângă procesele fotochimice de sinteză a HCI sau reacția metanului cu clorul discutate mai sus, acestea includ producerea de ozon în troposferă ca poluant atmosferic secundar. Rolul principal în acest caz este oxidul nitric (IV), care sub influența luminii formează radicali de oxigen. Acești radicali interacționează cu moleculele de oxigen, rezultând ozon.

Formarea ozonului are loc atâta timp cât există suficientă lumină, deoarece NO poate interacționa cu moleculele de oxigen pentru a forma același NO 2. Acumularea de ozon și alți poluanți secundari ai aerului poate duce la smog fotochimic.

Acest tip de reacție include și cel mai important proces care are loc în celulele vegetale - fotosinteza, al cărui nume vorbește de la sine.

2. Reacții de radiație. Ele sunt inițiate de radiații de înaltă energie - raze X, radiații nucleare (raze γ, particule a - He 2+ etc.). Cu ajutorul reacțiilor de radiație se realizează radiopolimerizare foarte rapidă, radioliză (descompunere prin radiații) etc.

De exemplu, în loc de producerea în două etape a fenolului din benzen, acesta poate fi obținut prin reacția benzenului cu apă sub influența radiațiilor. În acest caz, radicalii [OH] și [H] sunt formați din molecule de apă, cu care benzenul reacționează pentru a forma fenol:

C6H6 + 2[OH] → C6H5OH + H2O

Vulcanizarea cauciucului poate fi efectuată fără sulf folosind radiovulcanizare, iar cauciucul rezultat nu va fi mai rău decât cauciucul tradițional.

3. Reacții electrochimice. Ele sunt inițiate de un curent electric. Pe lângă binecunoscutele reacții de electroliză, vom indica și reacții de electrosinteză, de exemplu, reacții pentru producția industrială de oxidanți anorganici

4. Reacții termochimice. Sunt inițiate de energia termică. Acestea includ toate reacțiile endoterme și multe reacții exoterme, a căror inițiere necesită o furnizare inițială de căldură, adică inițierea procesului.

Clasificarea reacțiilor chimice discutată mai sus este reflectată în diagramă.

Clasificarea reacțiilor chimice, ca toate celelalte clasificări, este condiționată. Oamenii de știință au convenit să împartă reacțiile în anumite tipuri în funcție de caracteristicile pe care le-au identificat. Dar majoritatea transformărilor chimice pot fi clasificate în diferite tipuri. De exemplu, să caracterizăm procesul de sinteză a amoniacului.

Aceasta este o reacție compusă, redox, exotermă, reversibilă, catalitică, eterogenă (mai precis, heterogen-catalitică), care apare cu scăderea presiunii în sistem. Pentru a gestiona cu succes procesul, este necesar să se țină cont de toate informațiile furnizate. O reacție chimică specifică este întotdeauna multi-calitativă și se caracterizează prin diferite caracteristici.

Clasificarea substanțelor anorganice cu exemple de compuși

Acum să analizăm mai detaliat schema de clasificare prezentată mai sus.

După cum vedem, în primul rând, toate substanțele anorganice sunt împărțite în simpluŞi complex:

Substanțe simple Acestea sunt substanțe care sunt formate din atomi ai unui singur element chimic. De exemplu, substanțele simple sunt hidrogenul H2, oxigenul O2, fierul Fe, carbonul C etc.

Printre substanțele simple se numără metale, nemetaleŞi gaze nobile:

Metalele format din elemente chimice situate sub diagonala bor-astatină, precum și toate elementele situate în grupuri laterale.

Gaze nobile format din elemente chimice din grupa VIIIA.

Nemetale sunt formate, respectiv, din elemente chimice situate deasupra diagonalei bor-astatina, cu excepția tuturor elementelor subgrupurilor laterale și a gazelor nobile situate în grupa VIIIA:

Denumirile substanțelor simple coincid cel mai adesea cu numele elementelor chimice din ai căror atomi sunt formați. Cu toate acestea, pentru multe elemente chimice, fenomenul de alotropie este larg răspândit. Alotropia este fenomenul când un element chimic este capabil să formeze mai multe substanțe simple. De exemplu, în cazul elementului chimic oxigen este posibilă existența unor compuși moleculari cu formulele O 2 și O 3. Prima substanță se numește de obicei oxigen în același mod ca elementul chimic ai cărui atomi este format, iar a doua substanță (O 3) se numește de obicei ozon. Substanța simplă carbon poate însemna oricare dintre modificările sale alotropice, de exemplu, diamant, grafit sau fullerene. Substanța simplă fosfor poate fi înțeleasă ca modificările sale alotrope, cum ar fi fosforul alb, fosforul roșu, fosforul negru.

Substanțe complexe

Substanțe complexe sunt substanțe formate din atomi ai două sau mai multe elemente chimice.

De exemplu, substanțele complexe sunt amoniacul NH 3, acidul sulfuric H 2 SO 4, varul stins Ca (OH) 2 și nenumărate altele.

Printre substanțele anorganice complexe, există 5 clase principale, și anume oxizi, baze, hidroxizi amfoteri, acizi și săruri:

Oxizi - substante complexe formate din doua elemente chimice, dintre care unul este oxigenul in stare de oxidare -2.

Formula generală a oxizilor poate fi scrisă ca E x O y, unde E este simbolul unui element chimic.

Nomenclatura oxizilor

Denumirea oxidului unui element chimic se bazează pe principiul:

De exemplu:

Fe 2 O 3 - oxid de fier (III); CuO—oxid de cupru(II); N 2 O 5 - oxid nitric (V)

Puteți găsi adesea informații că valența unui element este indicată în paranteze, dar nu este cazul. Deci, de exemplu, starea de oxidare a azotului N 2 O 5 este +5, iar valența, destul de ciudat, este de patru.

Dacă un element chimic are o singură stare de oxidare pozitivă în compuși, atunci starea de oxidare nu este indicată. De exemplu:

Na 2 O - oxid de sodiu; H2O - hidrogen oxid; ZnO - oxid de zinc.

Clasificarea oxizilor

Oxizii, în funcție de capacitatea lor de a forma săruri atunci când interacționează cu acizi sau baze, sunt împărțiți în mod corespunzător în formatoare de sareŞi neformatoare de sare.

Există puțini oxizi care nu formează sare, toți sunt formați de nemetale în starea de oxidare +1 și +2. Trebuie reținută lista oxizilor care nu formează sare: CO, SiO, N 2 O, NO.

Oxizii care formează sare, la rândul lor, sunt împărțiți în de bază, acidŞi amfoter.

Oxizii bazici sunt acei oxizi care, la reacția cu acizii (sau oxizii acizi), formează săruri. Oxizii bazici includ oxizii metalici în starea de oxidare +1 și +2, cu excepția oxizilor BeO, ZnO, SnO, PbO.

Oxizi acizi Aceștia sunt oxizi care, atunci când reacţionează cu baze (sau oxizi bazici), formează săruri. Oxizii acizi sunt aproape toți oxizi ai nemetalelor, cu excepția CO, NO, N2O, SiO, care nu formează sare, precum și toți oxizii metalici în stări de oxidare ridicată (+5, +6 și +7).

Oxizi amfoteri se numesc oxizi care pot reacționa atât cu acizii, cât și cu bazele, iar în urma acestor reacții formează săruri. Astfel de oxizi prezintă o natură dublă acido-bazică, adică pot prezenta proprietățile atât ale oxizilor acizi, cât și ale oxizilor bazici. Oxizii amfoteri includ oxizi de metal în stările de oxidare +3, +4, precum și oxizii BeO, ZnO, SnO și PbO ca excepții.

Unele metale pot forma toate cele trei tipuri de oxizi care formează sare. De exemplu, cromul formează oxidul bazic CrO, oxidul amfoter Cr2O3 și oxidul acid CrO3.

După cum puteți vedea, proprietățile acido-bazice ale oxizilor metalici depind direct de gradul de oxidare a metalului din oxid: cu cât este mai mare gradul de oxidare, cu atât sunt mai pronunțate proprietățile acide.

Motive

Motive - compuşi cu formula Me(OH) x, unde x cel mai adesea egal cu 1 sau 2.

Excepții: Be(OH) 2, Zn(OH) 2, Sn(OH) 2 și Pb(OH) 2 nu sunt baze, în ciuda stării de oxidare a metalului +2. Acești compuși sunt hidroxizi amfoteri, care vor fi discutați mai detaliat în acest capitol.

Clasificarea bazelor

Bazele sunt clasificate în funcție de numărul de grupări hidroxil dintr-o unitate structurală.

Baze cu o grupare hidroxo, de ex. se numește tipul MeOH baze monoacide, cu două grupări hidroxo, adică tip Me(OH) 2, respectiv, diacid etc.

Bazele sunt, de asemenea, împărțite în solubile (alcaline) și insolubile.

Alcaliile includ exclusiv hidroxizi ai metalelor alcaline și alcalino-pământoase, precum și hidroxidul de taliu TlOH.

Nomenclatura bazelor

Denumirea fundației se bazează pe următorul principiu:

De exemplu:

Fe(OH) 2 - hidroxid de fier (II),

Cu(OH) 2 - hidroxid de cupru (II).

În cazurile în care metalul din substanțe complexe are o stare de oxidare constantă, nu este necesară indicarea acesteia. De exemplu:

NaOH - hidroxid de sodiu,

Ca(OH) 2 - hidroxid de calciu etc.

Acizi

Acizi - substante complexe ale caror molecule contin atomi de hidrogen care pot fi inlocuiti cu un metal.

Formula generală a acizilor poate fi scrisă ca H x A, unde H sunt atomi de hidrogen care pot fi înlocuiți cu un metal și A este reziduul acid.

De exemplu, acizii includ compuși precum H2SO4, HCI, HNO3, HNO2 etc.

Clasificarea acizilor

În funcție de numărul de atomi de hidrogen care pot fi înlocuiți cu un metal, acizii se împart în:

- O acizi de bază: HF, HCI, HBr, HI, HN03;

- d acizi bazici: H2S04, H2S03, H2C03;

- T acizi rehobazici: H3P04, H3BO3.

De remarcat faptul că numărul de atomi de hidrogen în cazul acizilor organici de cele mai multe ori nu reflectă bazicitatea acestora. De exemplu, acidul acetic cu formula CH3COOH, în ciuda prezenței a 4 atomi de hidrogen în moleculă, nu este tetra- ci monobazic. Bazicitatea acizilor organici este determinată de numărul de grupări carboxil (-COOH) din moleculă.

De asemenea, pe baza prezenței oxigenului în molecule, acizii sunt împărțiți în fără oxigen (HF, HCl, HBr etc.) și care conțin oxigen (H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4 etc.) . Se mai numesc si acizii care contin oxigen oxoacizi.

Puteți citi mai multe despre clasificarea acizilor.

Nomenclatura acizilor si a reziduurilor acide

Următoarea listă de nume și formule de acizi și reziduuri acide este un lucru de învățat.

În unele cazuri, câteva dintre următoarele reguli pot facilita memorarea.

După cum se poate vedea din tabelul de mai sus, construcția denumirilor sistematice de acizi fără oxigen este după cum urmează:

De exemplu:

HF - acid fluorhidric;

HCI - acid clorhidric;

H2S este acid hidrosulfurat.

Denumirile reziduurilor acide ale acizilor fără oxigen se bazează pe principiul:

De exemplu, Cl - - clorură, Br - - bromură.

Denumirile acizilor care conțin oxigen se obțin prin adăugarea diferitelor sufixe și terminații la denumirea elementului care formează acid. De exemplu, dacă elementul care formează acid dintr-un acid care conține oxigen are cea mai mare stare de oxidare, atunci numele unui astfel de acid este construit după cum urmează:

De exemplu, acidul sulfuric H2S +6O4, acidul cromic H2Cr +6O4.

Toți acizii care conțin oxigen pot fi, de asemenea, clasificați ca hidroxizi acizi, deoarece conțin grupări hidroxil (OH). De exemplu, acest lucru poate fi văzut din următoarele formule grafice ale unor acizi care conțin oxigen:

Astfel, acidul sulfuric poate fi numit altfel hidroxid de sulf (VI), acid azotic - hidroxid de azot (V), acid fosforic - hidroxid de fosfor (V) etc. În acest caz, numărul dintre paranteze caracterizează gradul de oxidare al elementului care formează acid. Această versiune a denumirilor acizilor care conțin oxigen poate părea extrem de neobișnuită pentru mulți, totuși, ocazional, astfel de nume pot fi găsite în KIM-urile reale ale Examenului de stat unificat în chimie în sarcinile privind clasificarea substanțelor anorganice.

Hidroxizi amfoteri

Hidroxizi amfoteri - hidroxizi metalici care prezintă o dublă natură, adică capabile să prezinte atât proprietățile acizilor, cât și proprietățile bazelor.

Hidroxizii metalici în stările de oxidare +3 și +4 sunt amfoteri (la fel ca și oxizii).

De asemenea, ca excepții, hidroxizii amfoteri includ compușii Be(OH) 2, Zn(OH) 2, Sn(OH) 2 și Pb(OH) 2, în ciuda stării de oxidare a metalului din ei +2.

Pentru hidroxizii amfoteri ai metalelor tri și tetravalente este posibilă existența formelor orto și meta, care diferă între ele printr-o moleculă de apă. De exemplu, hidroxidul de aluminiu(III) poate exista sub forma orto Al(OH)3 sau forma meta AlO(OH) (metahidroxid).

Deoarece, așa cum sa menționat deja, hidroxizii amfoteri prezintă atât proprietățile acizilor, cât și proprietățile bazelor, formula și denumirea lor pot fi, de asemenea, scrise diferit: fie ca bază, fie ca acid. De exemplu:

Săruri

Săruri - sunt substante complexe care contin cationi metalici si anioni de reziduuri acide.

De exemplu, sărurile includ compuși precum KCI, Ca(N03)2, NaHC03 etc.

Definiția prezentată mai sus descrie compoziția majorității sărurilor, cu toate acestea, există săruri care nu se încadrează în ea. De exemplu, în loc de cationi metalici, sarea poate conține cationi de amoniu sau derivații săi organici. Aceste. sărurile includ compuși precum, de exemplu, (NH4)2S04 (sulfat de amoniu), + Cl - (clorură de metil amoniu), etc.

De asemenea, contrazice definiția sărurilor de mai sus este și clasa așa-numitelor săruri complexe, care va fi discutată la sfârșitul acestui subiect.

Clasificarea sărurilor

Pe de altă parte, sărurile pot fi considerate ca produse ale înlocuirii cationilor de hidrogen H+ într-un acid cu alți cationi, sau ca produse ale înlocuirii ionilor de hidroxid în baze (sau hidroxizi amfoteri) cu alți anioni.

Cu înlocuire completă, așa-numitul medie sau normal sare. De exemplu, cu înlocuirea completă a cationilor de hidrogen din acidul sulfuric cu cationi de sodiu, se formează o sare medie (normală) Na 2 SO 4 și cu înlocuirea completă a ionilor de hidroxid din baza Ca (OH) 2 cu reziduuri acide ale ionilor de azotat , se formează o sare medie (normală) Ca(NO3)2.

Sărurile obținute prin înlocuirea incompletă a cationilor de hidrogen într-un acid dibazic (sau mai mult) cu cationi metalici se numesc acide. Astfel, atunci când cationii de hidrogen din acidul sulfuric sunt înlocuiți incomplet cu cationi de sodiu, se formează sarea acidă NaHS04.

Sărurile care se formează prin înlocuirea incompletă a ionilor de hidroxid în baze biacide (sau mai multe) se numesc baze. O săruri puternice. De exemplu, când ionii de hidroxid din baza Ca(OH)2 sunt înlocuiți incomplet cu ioni de azotat, se formează o bază O sare limpede Ca(OH)NO3.

Se numesc sărurile formate din cationi a două metale diferite și anioni din resturile acide ale unui singur acid săruri duble. Deci, de exemplu, sărurile duble sunt KNaCO 3, KMgCl 3 etc.

Dacă o sare este formată dintr-un tip de cationi și două tipuri de reziduuri acide, astfel de săruri se numesc amestecate. De exemplu, sărurile amestecate sunt compușii Ca(OCl)Cl, CuBrCl etc.

Există săruri care nu se încadrează în definiția sărurilor ca produse ale înlocuirii cationilor de hidrogen în acizi cu cationi metalici sau produse ale înlocuirii ionilor de hidroxid în baze cu anioni de reziduuri acide. Acestea sunt săruri complexe. De exemplu, sărurile complexe sunt tetrahidroxozincatul și tetrahidroxoaluminatul de sodiu cu formulele Na2 și, respectiv, Na. Sărurile complexe pot fi recunoscute cel mai adesea printre altele prin prezența parantezelor pătrate în formulă. Cu toate acestea, trebuie să înțelegeți că, pentru ca o substanță să fie clasificată ca sare, aceasta trebuie să conțină alți cationi decât (sau în loc de) H +, iar anionii trebuie să conțină alți anioni alții decât (sau în loc de) OH - . De exemplu, compusul H2 nu aparține clasei de săruri complexe, deoarece atunci când se disociază de cationi, în soluție sunt prezenți doar cationii de hidrogen H +. Pe baza tipului de disociere, această substanță ar trebui mai degrabă clasificată ca un acid complex fără oxigen. La fel, compusul OH nu aparține sărurilor, deoarece acest compus este format din cationi + și ioni hidroxid OH -, adică. ar trebui considerată o bază cuprinzătoare.

Nomenclatura sărurilor

Nomenclatura sărurilor medii și acide

Denumirea sărurilor medii și acide se bazează pe principiul:

Dacă starea de oxidare a unui metal în substanțe complexe este constantă, atunci nu este indicată.

Denumirile reziduurilor acide au fost date mai sus atunci când s-a luat în considerare nomenclatura acizilor.

De exemplu,

Na2S04 - sulfat de sodiu;

NaHS04 - sulfat acid de sodiu;

CaCO 3 - carbonat de calciu;

Ca(HCO 3) 2 - bicarbonat de calciu etc.

Nomenclatura sărurilor bazice

Numele principalelor săruri se bazează pe principiul:

De exemplu:

(CuOH)2C03 - hidroxicarbonat de cupru (II);

Fe(OH)2NO3 - dihidroxonitrat de fier (III).

Nomenclatura sărurilor complexe

Nomenclatura compușilor complecși este mult mai complicată, iar pentru a promova examenul de stat unificat nu este nevoie să știți prea multe despre nomenclatura sărurilor complexe.

Ar trebui să puteți numi sărurile complexe obținute prin reacția soluțiilor alcaline cu hidroxizi amfoteri. De exemplu:

*Aceleași culori în formulă și nume indică elementele corespunzătoare ale formulei și numelui.

Denumiri banale ale substanțelor anorganice

Prin denumiri banale înțelegem denumirile de substanțe care nu sunt legate sau sunt slab legate de compoziția și structura lor. Denumirile banale sunt determinate, de regulă, fie de motive istorice, fie de proprietățile fizice sau chimice ale acestor compuși.

Lista de nume triviale ale substanțelor anorganice pe care trebuie să le cunoașteți:

Na 3	criolit
SiO2	cuarț, silice
FeS 2	pirita, pirita de fier
CaS04∙2H2O	gips
CaC2	carbură de calciu
Al4C3	carbură de aluminiu
KOH	potasiu caustic
NaOH	sodă caustică, sodă caustică
H2O2	peroxid de hidrogen
CuS04∙5H2O	sulfat de cupru
NH4Cl	amoniac
CaCO3	cretă, marmură, calcar
N2O	gaz ilariant
NU 2	gaz brun
NaHC03	bicarbonat de sodiu
Fe3O4	cantar de fier
NH 3 ∙ H 2 O (NH 4 OH)	amoniac
CO	monoxid de carbon
CO2	dioxid de carbon
Sic	carborundum (carbură de siliciu)
PH 3	fosfină
NH3	amoniac
KClO3	Sarea lui Bertholet (clorat de potasiu)
(CuOH)2CO3	malachit
CaO	var nestins
Ca(OH)2	var stins
soluție apoasă transparentă de Ca(OH) 2	apa de var
suspensie de Ca(OH)2 solid în soluția sa apoasă	lapte de lamaie
K2CO3	potasă
Na2CO3	sodă
Na2CO3∙10H2O	sifon de cristal
MgO	magnezia