• Що таке хімічна реакція?
• Фізичні та хімічні зміни речовини
• Характеристика хімічної реакції
• Як зображується хімічна реакція?
• Види та приклади хімічних реакцій
• Значення хімічних реакцій
• Швидкість хімічної реакції

Ми пояснюємо, що таке хімічна реакція, які існують види, їх швидкість та інші характеристики. Також фізичні та хімічні зміни.

Хімічні реакції змінюють молекулярний склад речовин.

Що таке хімічна реакція?

Хімічні реакції (також звані хімічні зміни або хімічні явища) є термодинамічними процесами перетворення матерія. У цих реакціях беруть участь два або більше речовин (реагенти або реагенти), які істотно змінюються в процесі і можуть споживатися або вивільнятися Енергія для утворення двох або більше речовин, наз продуктів.

Кожна хімічна реакція піддає речовину хімічному перетворенню, змінюючи її структуру та молекулярний склад (на відміну від Фізичні зміни які впливають лише на його форму або Агрегаційний стан). Хімічні зміни зазвичай виробляють нові речовини, відмінні від тих, які ми мали на початку.

Хімічні реакції можуть відбуватися спонтанно в природі (без участі людини), або вони також можуть бути викликані людьми в лабораторії в контрольованих умовах.

Багато матеріалів, які ми використовуємо щодня, отримуються промисловим способом із більш простих речовин, об’єднаних за допомогою однієї або кількох хімічних реакцій.

Фізичні та хімічні зміни речовини

Фізичні зміни речовини – це ті, які змінюють її форму, не змінюючи її складу, тобто не змінюючи типу речовини, про яку йдеться.

Ці зміни пов’язані зі змінами агрегатного стану речовини (твердий, рідина, газоподібний) та інші фізичні властивості (колір, щільність, магнетизм, тощо).

Фізичні зміни зазвичай оборотні, оскільки вони змінюють форму або стан матерії, але не її склад. Наприклад, при кип’ятінні Вода Ми можемо перетворити рідину в газ, але отримана пара все ще складається з молекул води. Якщо ми заморозимо воду, вона перейде в твердий стан, але хімічно це все та ж речовина.

Хімічні зміни змінюють розподіл і зв'язування атоми матерії, домагаючись того, що вони по-різному з'єднуються, отримуючи таким чином речовини, відмінні від початкових, хоча завжди в однакових пропорціяОскільки матерію неможливо створити чи знищити, а лише трансформувати.

Наприклад, якщо ми прореагуємо з водою (H2O) і калієм (K), то отримаємо дві нові речовини: гідроксид калію (KOH) і водень (H2). Це реакція, яка зазвичай виділяє багато енергії і тому дуже небезпечна.

Характеристика хімічної реакції

Хімічні реакції, як правило, є незворотними процесами, тобто вони передбачають утворення або руйнування хімічні зв'язки між молекули реагентів, викликаючи втрату або приріст енергії.

Під час хімічної реакції речовина глибоко трансформується, хоча іноді це перетворення неможливо побачити неозброєним оком. Тим не менш, пропорції реагентів можна виміряти, що вирішується за допомогою стехіометрії.

З іншого боку, хімічні реакції утворюють певні продукти залежно від природи реагентів, а також від умов, в яких відбувається реакція.

Іншим важливим питанням у хімічних реакціях є швидкість, з якою вони відбуваються, оскільки контроль їх швидкості є важливим для їх використання в промисловість, медицина тощо. У цьому сенсі існують методи збільшення або зменшення швидкості хімічної реакції.

Прикладом є використання каталізаторів, речовин, що підвищують швидкість хімічних реакцій. Ці речовини не беруть участі в реакціях, вони лише контролюють швидкість, з якою вони відбуваються. Існують також речовини, які називаються інгібіторами, які використовуються так само, але викликають протилежний ефект, тобто уповільнюють реакції.

Як зображується хімічна реакція?

Хімічні реакції представлені хімічними рівняннями, тобто формул в якому описані реагенти, що беруть участь, та отримані продукти, часто вказуючи на певні умови, властиві реакції, наприклад наявність тепла, каталізаторів, світла тощо.

Перше хімічне рівняння в історії було складено в 1615 році Жаном Бегіном в одному з перших трактатів про хімія, Тіроциній Chymicum. Сьогодні вони є загальною вченням, і завдяки їм ми можемо легше уявити, що відбувається в певній реакції.

Загальний спосіб подання хімічного рівняння:

де:

• А і В є реагуючими речовинами.
• C і D — продукти.
• до, б, c Ю d – стехіометричні коефіцієнти (це числа, які вказують на кількість реагентів і продуктів), які необхідно відрегулювати так, щоб у реагентах і продуктах була однакова кількість кожного елемента. Таким чином виконується Закон збереження маси (який встановлює, що мас вона не створюється і не руйнується, вона лише перетворюється).

Під час хімічної реакції атоми перегруповуються, утворюючи нові речовини.

Види та приклади хімічних реакцій

Хімічні реакції можна класифікувати за типом реагентів, які реагують. Виходячи з цього, можна виділити неорганічні хімічні реакції та органічні хімічні реакції. Але спочатку важливо знати деякі символи, які використовуються для представлення цих реакцій за допомогою хімічних рівнянь:

Неорганічні реакції. Залучати неорганічні сполуки, і можуть бути класифіковані таким чином:

• За типом перетворення.
  • Реакції синтезу або додавання. З’єднання двох речовин утворює різну речовину. Наприклад:
    
  • Реакції розкладання. Речовина розпадається на прості компоненти, або одна речовина реагує з іншою і розпадається на інші речовини, що містять її компоненти. Наприклад:
    
  • Реакції витіснення або заміщення. Сполука або елемент займає місце іншого в з’єднанні, замінюючи його і залишаючи вільним. Наприклад:
    
  • Реакції подвійного заміщення. Два реагенти обмінюються сполуками або хімічні елементи одночасно. Наприклад:
    
• За типом і формою обміну енергії.
  • Ендотермічні реакції. Тепло поглинається так, що може відбутися реакція. Наприклад:
    
  • Екзотермічні реакції. Під час реакції виділяється тепло. Наприклад:
    
  • Ендолюмінозні реакції. Необхідний світло щоб реакція відбулася. Наприклад: фотосинтез.
    
  • Екзосвітні реакції. Під час реакції виділяється світло. Наприклад:
    
  • Ендоелектричні реакції. Необхідний електрична енергія щоб реакція відбулася. Наприклад:
    
  • Екзоелектричні реакції. Під час реакції виділяється або утворюється електрична енергія. Наприклад:
    

    

• За швидкістю реакції.
  • Повільні реакції Кількість споживаних реагентів і кількість продуктів, що утворюються за певний час, дуже мало. Наприклад: окислення заліза. Це повільна реакція, яку ми щодня спостерігаємо у залізних предметів, які іржавіють. Якби ця реакція не була повільною, ми б не мали дуже старих залізних конструкцій у сучасному світі.
    
  • Швидкі реакції. Кількість споживаних реагентів і кількість продуктів, що утворюються за певний час, велике. Наприклад: реакція натрію з водою - це реакція, яка, крім того, що відбувається швидко, є дуже небезпечною.
    
• Залежно від типу задіяної частинки.
  • Реакції кислотно-основний. Передаються протони (H +). Наприклад:
    
  • Окисно-відновні реакції. Передаються електрони. У цьому типі реакції ми повинні дивитися на ступінь окиснення залучених елементів. Якщо ступінь окиснення елемента збільшується, він окислюється, якщо зменшується, то зменшується. Наприклад: у цій реакції залізо окислюється, а кобальт відновлюється.
    
• За напрямком реакції.
  • Зворотні реакції. Вони йдуть в обидва боки, тобто продукти можуть знову стати реагуючими речовинами. Наприклад:
    
  • Необоротні реакції. Вони відбуваються лише в одному сенсі, тобто реагенти перетворюються на продукти і протилежний процес не може відбуватися. Наприклад:
    

Органічні реакції. Вони містять органічні сполуки, які пов’язані з основою життя. Вони залежать від типу органічної сполуки для їх класифікації, оскільки кожна функціональна група має ряд специфічних реакцій. Наприклад, алкани, алкени, алкіни, спирти, кетони, альдегіди, ефіри, складні ефіри, нітрили тощо.

Деякі приклади реакцій органічних сполук:

• Галогенування алканів. Водень алкану замінений відповідним галогеном.
  
• Горіння алканів. Алкани реагують з киснем з утворенням вуглекислий газ і вода. Цей тип реакції виділяє велику кількість енергії.
  
• Галогенування алкенів. Два атоми водню, присутні на вуглецю, які утворюють подвійний зв’язок, замінюються.
  
• Гідрування алкенів. До подвійного зв’язку додають два атоми водню, таким чином утворюючи відповідний алкан. Ця реакція відбувається в присутності таких каталізаторів, як платина, паладій або нікель.
  

Значення хімічних реакцій

Як фотосинтез, так і дихання є прикладами хімічних реакцій.

Хімічні реакції є фундаментальними для існування та розуміння світу, яким ми його знаємо. Зміни, яким зазнає матерія в природних або техногенних умовах (і які часто утворюють цінні матеріали), є лише одним із прикладів. Найбільшим доказом важливості хімічних реакцій є саме життя у всіх його проявах.

Існування живі істоти усіх видів можливо лише завдяки реакційній здатності матерії, яка дозволила першим клітинним формам життя обмінюватися енергією з навколишнім середовищем за допомогою метаболічних шляхів, тобто за допомогою послідовностей хімічних реакцій, які давали більше корисної енергії, ніж споживали.

Наприклад, у нашому повсякденному житті дихання Він складається з кількох хімічних реакцій, які також присутні в фотосинтез з рослини.

Швидкість хімічної реакції

Для хімічних реакцій потрібен встановлений час, який змінюється в залежності від природи реагентів і середовища, в якому відбувається реакція.

Фактори, які впливають на швидкість хімічних реакцій, як правило:

• Підвищення температури Високі температури мають тенденцію збільшувати швидкість хімічних реакцій.
• Підвищений тиск. Підвищення тиску зазвичай збільшує швидкість хімічних реакцій. Зазвичай це відбувається, коли реагують речовини, чутливі до змін тиску, наприклад гази. У випадку рідин і твердих тіл зміни тиску не викликають істотних змін у швидкості їх реакцій.
• Агрегаційний стан, в якому перебувають реагенти. Тверді речовини, як правило, реагують повільніше, ніж рідини або гази, хоча швидкість також буде залежати від реакційної здатності кожної речовини.
• Використання каталізаторів (речовини, які використовуються для збільшення швидкості хімічних реакцій). Ці речовини не беруть участі в реакціях, вони лише контролюють швидкість, з якою вони відбуваються. Існують також речовини, які називаються інгібіторами, які використовуються так само, але викликають протилежний ефект, тобто уповільнюють реакції.
• Світлова енергія (Світло). Деякі хімічні реакції прискорюються, коли на них потрапляє світло.
• Концентрація реагенту. Більшість хімічних реакцій відбуваються швидше, якщо вони мають високу концентрацію реагентів.