Химия - это просто

Популярно о химии

· Что такое химия
· Периодическая таблица

ОБЩАЯ ХИМИЯ

Вещества и смеси

Атомы и молекулы

Строение веществ

Взаимодействие веществ

· Виды химических реакций
· Уравнения химических реакций
· Классификации химических реакций
· Баланс химических реакций
· Химическое равновесие
· Скорость химических реакций
· Окислительно-восстановительные реакции
· Составление уравнений ОВР
· Тепловой эффект реакции
· Закон Гесса
· Электрохимические элементы
· Кислоты и основания
· Сильные кислоты и основания
· Слабые кислоты и основания
· Кислотно-основные реакции
· Индикаторы
· Водородный показатель pH

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Виды химических реакций

1. Реакции соединения
2. Реакции разложения
3. Реакции одинарного замещения
4. Реакции двойного замещения
5. Реакции окисления
6. Окислительно-восстановительные реакции

Во время химических реакций из одних веществ получаются другие (не путать с ядерными реакциями, в которых один химический элемент превращается в другой).

Любая химическая реакция описывается химическим уравнением:

Реагенты → Продукты реакции

Стрелка указывает направление протекания реакции.

Например: CH_{4 (г)} + 2O_{2 (г)} → CO_{2 (г)} + 2H₂O_(г)

В данной реакции метан (СН₄) реагирует с кислородом (О₂), в результате чего образуется диоксид углерода (СО₂) и вода (Н₂О), а точнее - водяной пар. Именно такая реакция происходит на вашей кухне, когда вы поджигаете газовую конфорку. Читать уравнение следует так: одна молекула газообразного метана вступает в реакцию с двумя молекулами газообразного кислорода, в результате получается одна молекула диоксида углерода и две молекулы воды (водяного пара).

Числа, расположенные перед компонентами химической реакции, называются коэффициентами реакции.

Химические реакции бывают эндотермическими (с поглощением энергии) и экзотермические (с выделением энергии). Горение метана - типичный пример экзотермической реакции.

Существует несколько видов химических реакций. Самые распространенные:

• реакции соединения;
• реакции разложения;
• реакции одинарного замещения;
• реакции двойного замещения;
• реакции окисления;
• окислительно-восстановительные реакции.

Реакции соединения

В реакциях соединения хотя бы два элемента образуют один продукт:

2Na_(т) + Cl_{2 (г)} → 2NaCl_(т) - образование поваренной соли.

Следует обратить внимание на существенный нюанс реакций соединения: в зависимости от условий протекания реакции или пропорций реагентов, вступающих в реакцию, - ее результатом могут быть разные продукты. Например, при нормальных условиях сгорания каменного угля получается углекислый газ:
C_(т) + O_{2 (г)} → CO_{2 (г)}

Если же количество кислорода недостаточно, то образуется смертельно опасный угарный газ:
2C_(т) + O_{2 (г)} → 2CO_(г)

Реакции разложения

Эти реакции являются, как бы, противоположными по сути, реакциям соединения. В результате реакции разложения вещество распадается на два (3, 4...) более простых элемента (соединения):

• 2H₂O_(ж) → 2H_{2 (г)} + O_{2 (г)} - разложение воды
• 2H₂O_{2 (ж)} → 2H_{2 (г)}O + O_{2 (г)} - разложение перекиси водорда

Реакции одинарного замещения

В результате реакций одинарного замещения, более активный элемент замещает в соединении менее активный:

Zn_(т) + CuSO_{4 (р-р)} → ZnSO_{4 (р-р)} + Cu_(т)

Цинк в растворе сульфата меди вытесняет менее активную медь, в результате чего образуется раствор сульфата цинка.

Степень активности металлов по возрастанию активности:

• Au
• Ag
• Cu
• Pb
• Sn
• Ni
• Fe
• Cr
• Al
• Наиболее активными являются щелочные и щелочноземельные металлы

Ионное уравнение вышеприведенной реакции будет иметь вид:

Zn_(т) + Cu²⁺ + SO₄^2- → Zn²⁺ + SO₄^2- + Cu_(т)

Ионная связь CuSO₄ при растворении в воде распадается на катион меди (заряд ²⁺) и анион сульфата (заряд ^2-). В результате реакции замещения образуется катион цинка ( который имеет такой же заряд, как и катион меди: ^2-). Обратите внимание, что анион сульфата присутствует в обеих частях уравнения, т.е., по всем правилам математики его можно сократить. В итоге получится ионно-молекулярное уравнение:

Zn_(т) + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu_(т)

Реакции двойного замещения

В реакциях двойного замещения происходит замещение уже двух электронов. Такие реакции еще называют реакциями обмена. Такие реакции проходят в растворе с образованием:

• нерастворимого твердого вещества (реакции осаждения);
• воды (реакции нейтрализации).

Реакции осаждения

При смешивании раствора нитрата серебра (соль) с раствором хлорида натрия образуется хлорид серебра:

Молекулярное уравнение: KCl_(р-р) + AgNO_{3 (p-p)} → AgCl_(т) + KNO_{3 (p-p)}

Ионное уравнение: K⁺ + Cl^- + Ag⁺ + NO₃^- → AgCl_(т) + K⁺ + NO₃^-

Молекулярно-ионное уравнение: Cl^- + Ag⁺ → AgCl_(т)

Если соединение растворимое, оно будет находиться в растворе в ионном виде. Если соединение нерастворимое, оно будет осаждаться, образовывая твердое вещество.

Реакции нейтрализации

Это реакции взаимодействия кислот и оснований, в результате которых образуются молекулы воды.

Например, реакция смешивания раствора серной кислоты и раствора гидроксида натрия (щелока):

Молекулярное уравнение: H₂SO_{4 (p-p)} + 2NaOH_(p-p) → Na₂SO_{4 (p-p)} + 2H₂O_(ж)

Ионное уравнение: 2H⁺ + SO₄^2- + 2Na⁺ + 2OH^- → 2Na⁺ + SO₄^2- + 2H₂O_(ж)

Молекулярно-ионное уравнение:2H⁺ + 2OH^- → 2H₂O_(ж) или H⁺ + OH^- → H₂O_(ж)

Реакции окисления

Это реакции взаимодействия веществ с газообразным кислородом, находящимся в воздухе, при которых, как правило, выделяется большое количество энергии в виде тепла и света. Типичная реакция окисления - это горение. В самом начале данной страницы приведена реакция взаимодействия метана с кислородом:

CH_{4 (г)} + 2O_{2 (г)} → CO_{2 (г)} + 2H₂O_(г)

Метан относится к углеводородам (соединения из углерода и водорода). При реакции углеводорода с кислородом выделяется много тепловой энергии.

Окислительно-восстановительные реакции

Это реакции при которых происходит обмен электронами между атомами реагентов. Рассмотренные выше реакции, также являются окислительно-восстановительными реакциями:

• 2Na + Cl₂ → 2NaCl - реакция соединения
• CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O - реакция окисления
• Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu - реакция одинарного замещения

Максимально подробно окислительно-восстановительные реакции с большим количеством примеров решения уравнений методом электронного баланса и методом полуреакций описаны в разделе Окислительно-восстановительные реакции для "чайников".

См. далее Классификация химических реакций.