Kimyəvi xassələri maddələr müxtəlif kimyəvi reaksiyalarda aşkar edilir.

Tərkibində və (və ya) strukturunda dəyişikliklə müşayiət olunan maddələrin çevrilmələri adlanır kimyəvi reaksiyalar. Tez-tez aşağıdakı tərif tapılır: kimyəvi reaksiyaİlkin maddələrin (reagentlərin) son maddələrə (məhsullara) çevrilməsi prosesi adlanır.

Kimyəvi reaksiyalar kimyəvi tənliklərdən və başlanğıc materialların və reaksiya məhsullarının düsturlarını ehtiva edən sxemlərdən istifadə etməklə yazılır. Kimyəvi tənliklərdə, sxemlərdən fərqli olaraq, hər bir elementin atomlarının sayı sol və sağ tərəflərdə eyni olur ki, bu da kütlənin saxlanması qanununu əks etdirir.

Tənliyin sol tərəfində başlanğıc maddələrin (reagentlərin) düsturları, sağ tərəfində kimyəvi reaksiya nəticəsində alınan maddələr (reaksiya məhsulları, son maddələr) yazılır. Sol və sağ tərəfləri birləşdirən bərabər işarəsi bunu göstərir ümumi reaksiyada iştirak edən maddələrin atomları sabit qalır. Bu, reaktivlər və reaksiya məhsulları arasında kəmiyyət nisbətlərini göstərən düsturların qarşısında tam ədədli stoxiometrik əmsalların yerləşdirilməsi ilə əldə edilir.

Kimyəvi tənliklərdə reaksiyanın xüsusiyyətləri haqqında əlavə məlumatlar ola bilər. Kimyəvi reaksiya xarici təsirlərin (temperatur, təzyiq, radiasiya və s.) təsiri altında gedirsə, bu, adətən bərabərlik işarəsinin üstündə (və ya “altında”) müvafiq simvolla göstərilir.

Böyük rəqəm kimyəvi reaksiyalar dəqiq müəyyən edilmiş əlamətlərlə xarakterizə olunan bir neçə növ reaksiyaya qruplaşdırmaq olar.

kimi təsnifat xüsusiyyətləri aşağıdakılar seçilə bilər:

1. Başlanğıc materialların və reaksiya məhsullarının sayı və tərkibi.

2. Reaksiyaya girən maddələrin və reaksiya məhsullarının məcmu vəziyyəti.

3. Reaksiya iştirakçılarının olduğu mərhələlərin sayı.

4. Köçürülən hissəciklərin təbiəti.

5. Reaksiyanın irəli və tərs istiqamətdə getmə ehtimalı.

6. İstilik effektinin əlaməti bütün reaksiyaları aşağıdakılara ayırır: ekzotermik ekzoeffektlə gedən reaksiyalar - istilik şəklində enerjinin ayrılması (Q> 0, ∆H).<0):

C + O 2 \u003d CO 2 + Q

və endotermik endo effekti ilə gedən reaksiyalar - enerjinin istilik şəklində udulması (Q<0, ∆H >0):

N 2 + O 2 \u003d 2NO - Q.

Belə reaksiyalar termokimyəvi.

Reaksiya növlərinin hər birini daha ətraflı nəzərdən keçirək.

Reagentlərin və son maddələrin sayına və tərkibinə görə təsnifat

1. Əlaqə reaksiyaları

Nisbətən sadə tərkibli bir neçə reaksiya verən maddədən bir birləşmənin reaksiyalarında daha mürəkkəb tərkibli bir maddə əldə edilir:

Bir qayda olaraq, bu reaksiyalar istilik yayılması ilə müşayiət olunur, yəni. daha stabil və daha az enerji ilə zəngin birləşmələrin əmələ gəlməsinə səbəb olur.

Sadə maddələrin birləşməsinin reaksiyaları təbiətdə həmişə redoksdur. Mürəkkəb maddələr arasında baş verən əlaqə reaksiyaları həm valentlik dəyişmədən baş verə bilər:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2,

və redoks kimi təsnif edilir:

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3.

2. Parçalanma reaksiyaları

Parçalanma reaksiyaları bir mürəkkəb maddədən bir neçə birləşmənin əmələ gəlməsinə səbəb olur:

A = B + C + D.

Mürəkkəb maddənin parçalanma məhsulları həm sadə, həm də mürəkkəb maddələr ola bilər.

Valentlik vəziyyətlərini dəyişdirmədən baş verən parçalanma reaksiyalarından kristal hidratların, əsasların, turşuların və oksigen tərkibli turşuların duzlarının parçalanmasını qeyd etmək lazımdır:

	t o
4HNO 3	=	2H 2 O + 4NO 2 O + O 2 O.

2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2,
(NH 4) 2Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.

Azot turşusunun duzları üçün parçalanmanın redoks reaksiyaları xüsusilə xarakterikdir.

Üzvi kimyada parçalanma reaksiyalarına krekinq deyilir:

C 18 H 38 \u003d C 9 H 18 + C 9 H 20,

və ya dehidrogenləşmə

C 4 H 10 \u003d C 4 H 6 + 2H 2.

3. Əvəzetmə reaksiyaları

Əvəzetmə reaksiyalarında adətən sadə bir maddə mürəkkəb bir maddə ilə qarşılıqlı əlaqədə olur, başqa bir sadə maddə və başqa bir mürəkkəb əmələ gətirir:

A + BC = AB + C.

Bu reaksiyalar böyük əksəriyyətində redoks reaksiyalarına aiddir:

2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3,

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2,

2KBr + Cl 2 \u003d 2KCl + Br 2,

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

Atomların valentlik vəziyyətlərinin dəyişməsi ilə müşayiət olunmayan əvəzetmə reaksiyalarına misallar olduqca azdır. Silikon dioksidin qaz və ya uçucu anhidridlərə uyğun olan oksigen tərkibli turşuların duzları ilə reaksiyasını qeyd etmək lazımdır:

CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2,

Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 \u003d ZCaSiO 3 + P 2 O 5,

Bəzən bu reaksiyalar mübadilə reaksiyaları kimi qəbul edilir:

CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + Hcl.

4. Mübadilə reaksiyaları

Mübadilə reaksiyaları Tərkibini dəyişdirən iki birləşmə arasındakı reaksiyalar adlanır:

AB + CD = AD + CB.

Əgər əvəzetmə reaksiyaları zamanı redoks prosesləri baş verirsə, onda mübadilə reaksiyaları həmişə atomların valentlik vəziyyətini dəyişmədən baş verir. Bu mürəkkəb maddələr - oksidlər, əsaslar, turşular və duzlar arasında ən çox yayılmış reaksiyalar qrupudur:

ZnO + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 O,

AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3,

CrCl 3 + ZNaOH = Cr(OH) 3 + ZNaCl.

Bu mübadilə reaksiyalarının xüsusi halıdır neytrallaşma reaksiyaları:

Hcl + KOH \u003d KCl + H 2 O.

Tipik olaraq, bu reaksiyalar kimyəvi tarazlıq qanunlarına tabe olur və maddələrdən ən azı birinin qaz, uçucu maddə, çöküntü və ya aşağı dissosiasiyalı (məhlullar üçün) birləşmə şəklində reaksiya sferasından çıxarıldığı istiqamətdə gedir:

NaHCO 3 + Hcl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2,

Ca (HCO 3) 2 + Ca (OH) 2 \u003d 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O,

CH 3 COONa + H 3 RO 4 \u003d CH 3 COOH + NaH 2 RO 4.

5. Transfer reaksiyaları.

Transfer reaksiyalarında bir atom və ya bir qrup atom bir struktur vahiddən digərinə keçir:

AB + BC \u003d A + B 2 C,

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

Misal üçün:

2AgCl + SnCl 2 \u003d 2Ag + SnCl 4,

H 2 O + 2NO 2 \u003d HNO 2 + HNO 3.

Faza xüsusiyyətlərinə görə reaksiyaların təsnifatı

Reaksiyaya girən maddələrin birləşmə vəziyyətindən asılı olaraq aşağıdakı reaksiyalar fərqləndirilir:

1. Qaz reaksiyaları

H 2 + Cl 2		2HCl.

2. Məhlullarda reaksiyalar

NaOH (p-p) + Hcl (p-p) \u003d NaCl (p-p) + H 2 O (l)

3. Bərk cisimlər arasındakı reaksiyalar

	t o
CaO (tv) + SiO 2 (tv)	=	CaSiO 3 (TV)

Fazaların sayına görə reaksiyaların təsnifatı.

Faza dedikdə sistemin eyni fiziki və kimyəvi xassələrə malik olan və bir-birindən interfeys vasitəsilə ayrılmış homojen hissələrinin məcmusu başa düşülür.

Bu baxımdan reaksiyaların bütün müxtəlifliyini iki sinfə bölmək olar:

1. Homojen (birfazalı) reaksiyalar. Bunlara qaz fazasında baş verən reaksiyalar və məhlullarda baş verən bir sıra reaksiyalar daxildir.

2. Heterogen (çoxfazalı) reaksiyalar. Bunlara reaktivlərin və reaksiya məhsullarının müxtəlif fazalarda olduğu reaksiyalar daxildir. Misal üçün:

qaz-maye faza reaksiyaları

CO 2 (g) + NaOH (p-p) = NaHCO 3 (p-p).

qaz-bərk faza reaksiyaları

CO 2 (g) + CaO (tv) \u003d CaCO 3 (tv).

maye-bərk faza reaksiyaları

Na 2 SO 4 (məhlul) + BaCl 3 (məhlul) \u003d BaSO 4 (tv) ↓ + 2NaCl (p-p).

maye-qaz-bərk-faza reaksiyaları

Ca (HCO 3) 2 (məhlul) + H 2 SO 4 (məhlul) \u003d CO 2 (r) + H 2 O (l) + CaSO 4 (tv) ↓.

Daşınan hissəciklərin növünə görə reaksiyaların təsnifatı

1. Protolitik reaksiyalar.

üçün protolitik reaksiyalar mahiyyəti bir protonun bir reaktivdən digərinə ötürülməsi olan kimyəvi prosesləri əhatə edir.

Bu təsnifat turşuların və əsasların protolitik nəzəriyyəsinə əsaslanır, buna görə turşu bir proton verən hər hansı bir maddədir və əsas bir protonu qəbul edə bilən bir maddədir, məsələn:

Protolitik reaksiyalara neytrallaşma və hidroliz reaksiyaları daxildir.

2. Redoks reaksiyaları.

Bunlara reaktivləri təşkil edən elementlərin atomlarının oksidləşmə vəziyyətini dəyişdirərkən reaktivlərin elektron mübadiləsi apardığı reaksiyalar daxildir. Misal üçün:

Zn + 2H + → Zn 2 + + H 2,

FeS 2 + 8HNO 3 (konc) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O,

Kimyəvi reaksiyaların böyük əksəriyyəti redoksdur, son dərəcə mühüm rol oynayırlar.

3. Liqand mübadiləsi reaksiyaları.

Bunlara bir elektron cütünün ötürülməsinin donor-akseptor mexanizmi tərəfindən kovalent bir əlaqənin meydana gəlməsi ilə baş verdiyi reaksiyalar daxildir. Misal üçün:

Cu(NO 3) 2 + 4NH 3 = (NO 3) 2,

Fe + 5CO = ,

Al(OH) 3 + NaOH =.

Liqand mübadiləsi reaksiyalarının xarakterik xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, kompleks adlanan yeni birləşmələrin əmələ gəlməsi oksidləşmə vəziyyəti dəyişmədən baş verir.

4. Atom-molekulyar mübadilə reaksiyaları.

Bu tip reaksiyalara radikal, elektrofil və ya nukleofil mexanizmə uyğun olaraq gedən üzvi kimyada öyrənilən bir çox əvəzetmə reaksiyaları daxildir.

Geri dönən və geri dönməyən kimyəvi reaksiyalar

Geri çevrilən, məhsulları başlanğıc maddələrin əmələ gəlməsi ilə əldə edildiyi eyni şəraitdə bir-biri ilə reaksiya verə bilən kimyəvi proseslərdir.

Geri dönən reaksiyalar üçün tənlik adətən aşağıdakı kimi yazılır:

İki əks istiqamətli ox eyni şəraitdə həm irəli, həm də tərs reaksiyaların eyni vaxtda getdiyini göstərir, məsələn:

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOS 2 H 5 + H 2 O.

Məhsulları başlanğıc maddələrin əmələ gəlməsi ilə bir-biri ilə reaksiya verə bilməyən belə kimyəvi proseslər geri dönməzdir. Geri dönməz reaksiyalara misal olaraq qızdırıldıqda Bertolet duzunun parçalanması göstərilə bilər:

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2,

və ya qlükozanın atmosfer oksigeni ilə oksidləşməsi:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O.

Canlı və cansız təbiəti təşkil edən kimyəvi elementlər daim hərəkətdədir, çünki bu elementlərdən ibarət olan maddələr daim dəyişir.

Kimyəvi reaksiyalar (latınca reaksiya - əks təsir, itələmə) - bu, maddələrin digər maddələrin və fiziki amillərin (temperatur, təzyiq, radiasiya və s.) təsirinə reaksiyasıdır.

Lakin bu tərif həm də maddələrlə baş verən fiziki dəyişikliklərə - qaynama, ərimə, kondensasiya və s. uyğun gəlir.Ona görə də aydınlaşdırmaq lazımdır ki, kimyəvi reaksiyalar köhnə kimyəvi bağları məhv edən və yenilərini yaradan proseslərdir və nəticədə yeni maddələr əmələ gəlir.

Kimyəvi reaksiyalar həm bədənimizin daxilində, həm də bizi əhatə edən dünyada davamlı olaraq baş verir. Saysız-hesabsız reaksiyalar adətən müxtəlif meyarlara görə təsnif edilir. 8-ci sinif kursundan artıq tanış olduğunuz əlamətləri xatırlayaq. Bunun üçün laboratoriya təcrübəsinə müraciət edirik.

Laboratoriya təcrübəsi №3
Mis (II) sulfat məhlulunda misin dəmirlə əvəz edilməsi

Sınaq borusuna 2 ml mis (II) sulfat məhlulu tökün və içinə sıxac və ya kağız klipi qoyun. Nə izləyirsən? Reaksiya tənliklərini molekulyar və ion şəklində yazın. Redoks proseslərini nəzərdən keçirin. Molekulyar tənliyə əsasən, bu reaksiyanı aşağıdakı xüsusiyyətlərə əsasən bu və ya digər reaksiyalar qrupuna təyin edin: “başlanğıc materialların və reaksiya məhsullarının sayı və tərkibi” (ehtimal ki, xatırladığınız kimi, bu əsasda birləşmə, parçalanma, əvəzetmə və mübadilə reaksiyaları, o cümlədən neytrallaşma reaksiyaları fərqləndirilir); "istiqamət" (xatırlayın ki, bu meyara görə reaksiyalar iki qrupa bölünür: geri dönən və dönməz); "istilik effekti" (yanma reaksiyaları da daxil olmaqla endo- və ekzotermik reaksiyaları ayırd etmək); “reaksiyada iştirak edən maddələri əmələ gətirən elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin dəyişməsi” (redoks və oksidləşmə dərəcələrini dəyişmədən); "reaksiyaya girən maddələrin məcmu vəziyyəti" (homogen və heterojen); "katalizatorun iştirakı" (qeyri-katalitik və katalitik, o cümlədən fermentativ). İndi özünüzü yoxlayın. CuSO 4 + Fe \u003d FeSO 4 + Cu. Bu, əvəzetmə reaksiyasıdır, çünki ilkin sadə və mürəkkəb maddələrdən yeni sadə və yeni mürəkkəb maddə əmələ gəlir. Bu reaksiya yalnız bir istiqamətdə getdiyi üçün geri dönməzdir. Bu reaksiya, ehtimal ki, ekzotermikdir, yəni istiliyin bir qədər sərbəst buraxılması ilə davam edir (bu reaksiyanın sınaq borusunun məzmununun qızdırılmasını tələb etmədiyinə əsaslanaraq belə bir nəticə çıxara bilərsiniz). Bu, redoks reaksiyasıdır, çünki mis və dəmir oksidləşmə vəziyyətini dəyişmişdir: (oksidləşdirici) Cu 2+ + 2ё → Сu 0 (reduksiya) (azaldıcı agent) Fe 0 - 2ё → Fe 2+ (oksidləşmə) Bu reaksiya heterojendir, çünki bərk və məhlul arasında baş verir. Reaksiya katalizatorun iştirakı olmadan davam edir - katalitik olmayan. (8-ci sinif kursundan xatırlayın ki, katalizatorlar hansı maddələrə deyilir. Düzdür, bunlar kimyəvi reaksiyanı sürətləndirən maddələrdir).

Biz kimyada çox vacib bir anlayışa - "kimyəvi reaksiyanın sürətinə" gəldik. Məlumdur ki, bəzi kimyəvi reaksiyalar çox sürətlə gedir, digərləri isə xeyli müddət ərzində gedir. Natrium xlorid məhluluna gümüş nitrat məhlulu əlavə edildikdə, ağ pendirli çöküntü demək olar ki, dərhal çökür:

AgNO 3 + NaCl \u003d NaNO 3 + AgCl ↓.

Reaksiyalar böyük sürətlə, partlayışla müşayiət olunur (şək. 11, 1). Əksinə, stalaktitlər və stalaqmitlər daş mağaralarda yavaş-yavaş böyüyür (şək. 11, 2), polad məmulatlar korroziyaya məruz qalır (pas) (şək. 11, 3), turşu yağışlarının təsiri altında saraylar və heykəllər dağılır (şək. 11, 4).

düyü. on bir.
Böyük sürətlə (1) və çox yavaş (2-4) baş verən kimyəvi reaksiyalar

Kimyəvi reaksiyanın sürəti zaman vahidi üçün reaktivlərin konsentrasiyasının dəyişməsi kimi başa düşülür: V p \u003d C 1 - C 2 /t.

Öz növbəsində, konsentrasiya bir maddənin miqdarının (bildiyiniz kimi, mol ilə ölçülür) tutduğu həcmə (litrlə) nisbəti kimi başa düşülür. Buradan kimyəvi reaksiyanın sürətinin ölçü vahidini - 1 mol / (l s) əldə etmək çətin deyil.

Kimyəvi reaksiyanın sürətinin öyrənilməsi kimyanın kimyəvi kinetik adlanan xüsusi bir sahəsidir.

Nümunələrini bilmək kimyəvi reaksiyanı idarə etməyə imkan verir ki, bu da onun daha sürətli və ya yavaş getməsinə səbəb olur.

Kimyəvi reaksiyanın sürətinə hansı amillər təsir edir?

1. Reaksiyaya girən maddələrin təbiəti. Təcrübəyə keçək.

4 saylı laboratoriya təcrübəsi
Kimyəvi reaksiyanın sürətinin reaktivlərin təbiətindən asılılığı turşuların metallarla qarşılıqlı təsiri nümunəsində

İki sınaq borusuna 1-2 ml xlorid turşusu tökün və qoyun: 1-ciyə - sink qranulu, 2-ciyə - eyni ölçülü dəmir parçası. Turşu ilə metalın qarşılıqlı təsir sürətinə hansı reagentin xarakteri təsir edir? Niyə? Reaksiya tənliklərini molekulyar və ion şəklində yazın. Onları oksidləşmə-reduksiya nöqteyi-nəzərindən nəzərdən keçirin. Sonra eyni sink qranulunun üzərinə başqa iki sınaq borusuna qoyun və onlara eyni konsentrasiyalı turşuların məhlullarını əlavə edin: 1-də - xlorid turşusu, 2-də - sirkə. Turşu ilə metalın qarşılıqlı təsir sürətinə hansı reagentin xarakteri təsir edir? Niyə? Reaksiya tənliklərini molekulyar və ion şəklində yazın. Onları oksidləşmə-reduksiya nöqteyi-nəzərindən nəzərdən keçirin.

2. Reaksiyaya girən maddələrin konsentrasiyası. Təcrübəyə keçək.

5 nömrəli laboratoriya təcrübəsi
Sinkin müxtəlif konsentrasiyalı xlor turşusu ilə qarşılıqlı əlaqəsi nümunəsində kimyəvi reaksiya sürətinin reaktivlərin konsentrasiyasından asılılığı.

Nəticə vermək asandır: reaktivlərin konsentrasiyası nə qədər yüksək olarsa, onlar arasında qarşılıqlı təsir sürəti bir o qədər yüksək olar.

Homojen istehsal prosesləri üçün qazlı maddələrin konsentrasiyası təzyiqi artırmaqla artır. Məsələn, bu, sulfat turşusu, ammonyak, etil spirti istehsalında edilir.

Kimyəvi reaksiyanın sürətinin reaksiya verən maddələrin konsentrasiyasından asılılığı amili təkcə istehsalatda deyil, həm də insan həyatının digər sahələrində, məsələn, tibbdə nəzərə alınır. Qan hemoglobinin atmosfer oksigeni ilə qarşılıqlı əlaqə sürəti aşağı olan ağciyər xəstəlikləri olan xəstələr oksigen yastıqlarının köməyi ilə nəfəs almağı asanlaşdırırlar.

3. Reaktivlərin təmas sahəsi. Kimyəvi reaksiyanın sürətinin bu amildən asılılığını göstərən təcrübə aşağıdakı təcrübədən istifadə etməklə aparıla bilər.

6 nömrəli laboratoriya təcrübəsi
Kimyəvi reaksiyanın sürətinin reaktivlərin təmas sahəsindən asılılığı

Heterojen reaksiyalar üçün: reaktivlərin təmas sahəsi nə qədər böyük olarsa, reaksiya sürəti bir o qədər yüksək olar.

Bunu şəxsi təcrübənizdən görə bilərsiniz. Odun yandırmaq üçün odun altına kiçik çiplər qoyursunuz və onların altına - bütün yanğın alovlanan əzilmiş kağız. Əksinə, yanğının su ilə söndürülməsi yanan obyektlərin hava ilə təmas sahəsini azaltmaqdır.

İstehsalda bu amil məqsədli şəkildə nəzərə alınır, sözdə maye yataqdan istifadə olunur. Reaksiya sürətini artırmaq üçün bərk cisim az qala toz vəziyyətinə qədər əzilir və sonra aşağıdan ikinci maddə, adətən qaz halında olan maddə keçir. Onu incə parçalanmış bərk cisimdən keçirmək qaynama effekti yaradır (metodun adı da buna görədir). Maye qatı, məsələn, sulfat turşusu və neft məhsullarının istehsalında istifadə olunur.

7 saylı laboratoriya təcrübəsi
Fluidized Yatağın Modelləşdirilməsi

4. Temperatur. Təcrübəyə keçək.

8 saylı laboratoriya təcrübəsi
Kimyəvi reaksiyanın sürətinin reaksiya verən maddələrin temperaturundan asılılığı mis (II) oksidin müxtəlif temperaturlarda sulfat turşusu məhlulu ilə qarşılıqlı təsiri nümunəsində.

Belə nəticəyə gəlmək asandır ki, temperatur nə qədər yüksək olarsa, reaksiya sürəti bir o qədər yüksək olar.

İlk Nobel mükafatı laureatı, holland kimyaçısı J. X. Van't Hoff bu qaydanı tərtib etmişdir:

İstehsalda, bir qayda olaraq, yüksək temperaturlu kimyəvi proseslərdən istifadə olunur: dəmir və poladın əridilməsində, şüşə və sabunun əridilməsində, kağız və neft məhsullarının istehsalında və s. (şək. 12).

düyü. 12.
Yüksək temperaturda kimyəvi proseslər: 1 - dəmirin əridilməsi; 2 - şüşə əriməsi; 3 - neft məhsullarının istehsalı

Kimyəvi reaksiyanın sürətinin asılı olduğu beşinci amil katalizatorlardır. Növbəti abzasda onunla görüşəcəksiniz.

Yeni sözlər və anlayışlar

1. Kimyəvi reaksiyalar və onların təsnifatı.
2. Kimyəvi reaksiyaların təsnifatının əlamətləri.
3. Kimyəvi reaksiyanın sürəti və ondan asılı olan amillər.

Müstəqil iş üçün tapşırıqlar

1. Kimyəvi reaksiya nədir? Kimyəvi proseslərin mahiyyəti nədir?
2. Aşağıdakı kimyəvi proseslərin tam təsnifatını verin:
   • a) fosforun yanması;
   • b) sulfat turşusu məhlulunun alüminiumla qarşılıqlı təsiri;
   • c) neytrallaşma reaksiyaları;
   • d) azot oksidi (II) və oksigendən azot oksidinin (IV) əmələ gəlməsi.
3. Şəxsi təcrübəyə əsaslanaraq, müxtəlif sürətlərdə baş verən kimyəvi reaksiyalara nümunələr verin.
4. Kimyəvi reaksiyanın sürəti nədir? Hansı amillərdən asılıdır?
5. Müxtəlif amillərin biokimyəvi və sənaye kimyəvi proseslərinə təsirinə misallar göstərin.
6. Şəxsi təcrübəyə əsaslanaraq, gündəlik həyatda baş verən kimyəvi reaksiyalara müxtəlif amillərin təsirinə dair nümunələr verin.
7. Ərzaq niyə soyuducuda saxlanılır?
8. Kimyəvi reaksiya 100 ° C temperaturda başladı, sonra 150 ° C-ə qaldırıldı. Bu reaksiyanın temperatur əmsalı 2-dir. Kimyəvi reaksiyanın sürəti neçə dəfə artacaq?

Kimyəvi reaksiyaları nüvə reaksiyalarından ayırmaq lazımdır. Kimyəvi reaksiyalar nəticəsində hər bir kimyəvi elementin atomlarının ümumi sayı və izotop tərkibi dəyişmir. Nüvə reaksiyaları başqa bir məsələdir - atom nüvələrinin digər nüvələrlə və ya elementar hissəciklərlə qarşılıqlı təsiri nəticəsində çevrilmə prosesləri, məsələn, alüminiumun maqneziuma çevrilməsi:

27 13 Al + 1 1 H \u003d 24 12 Mg + 4 2 He

Kimyəvi reaksiyaların təsnifatı çoxşaxəlidir, yəni müxtəlif əlamətlərə əsaslana bilər. Lakin bu əlamətlərdən hər hansı birinin altında həm qeyri-üzvi, həm də üzvi maddələr arasında reaksiyalar aid edilə bilər.

Müxtəlif meyarlara görə kimyəvi reaksiyaların təsnifatını nəzərdən keçirin.

I. Reaksiyaya girənlərin sayına və tərkibinə görə

Maddələrin tərkibini dəyişmədən baş verən reaksiyalar.

Qeyri-üzvi kimyada bu cür reaksiyalara bir kimyəvi elementin allotropik modifikasiyalarının alınması prosesləri daxildir, məsələn:

C (qrafit) ↔ C (almaz)
S (romb) ↔ S (monoklinik)
R (ağ) ↔ R (qırmızı)
Sn (ağ qalay) ↔ Sn (boz qalay)
3O 2 (oksigen) ↔ 2O 3 (ozon)

Üzvi kimyada bu tip reaksiyalara maddələrin molekullarının təkcə keyfiyyətcə deyil, həm də kəmiyyət tərkibini dəyişmədən baş verən izomerləşmə reaksiyaları daxil ola bilər, məsələn:

1. Alkanların izomerləşməsi.

Alkanların izomerləşməsi reaksiyası böyük praktik əhəmiyyət kəsb edir, çünki izostrukturun karbohidrogenləri daha az partlama qabiliyyətinə malikdir.

2. Alkenlərin izomerləşməsi.

3. Alkinlərin izomerləşməsi (A. E. Favorskinin reaksiyası).

CH 3 - CH 2 - C \u003d - CH ↔ CH 3 - C \u003d - C- CH 3

etilasetilen dimetilasetilen

4. Haloalkanların izomerləşməsi (A. E. Favorsky, 1907).

5. Ammonium siyanitin qızdırıldıqda izomerləşməsi.

İlk dəfə sidik cövhəri 1828-ci ildə F. Wehler tərəfindən ammonium sianatın qızdırıldığı zaman izomerləşməsi yolu ilə sintez edilmişdir.

Bir maddənin tərkibində dəyişikliklə gedən reaksiyalar

Belə reaksiyaların dörd növü var: birləşmələr, parçalanmalar, əvəzetmələr və mübadilələr.

1. Bağlanma reaksiyaları iki və ya daha çox maddədən bir mürəkkəb maddənin əmələ gəldiyi reaksiyalardır

Qeyri-üzvi kimyada, məsələn, kükürddən kükürd turşusu əldə etmək üçün reaksiyalar nümunəsindən istifadə edərək, mürəkkəb reaksiyaların bütün müxtəlifliyini nəzərdən keçirmək olar:

1. Kükürd oksidinin (IV) alınması:

S + O 2 \u003d SO - iki sadə maddədən bir mürəkkəb maddə əmələ gəlir.

2. Kükürd oksidinin (VI) alınması:

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - sadə və mürəkkəb maddədən bir mürəkkəb maddə əmələ gəlir.

3. Kükürd turşusunun alınması:

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 - iki mürəkkəb maddədən bir kompleks əmələ gəlir.

Bir mürəkkəb maddənin ikidən çox başlanğıc materialdan əmələ gəldiyi mürəkkəb reaksiyaya misal nitrat turşusunun istehsalının son mərhələsidir:

4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4HNO 3

Üzvi kimyada mürəkkəb reaksiyalara adətən “əlavə reaksiyaları” deyilir. Bu cür reaksiyaların bütün müxtəlifliyi doymamış maddələrin, məsələn, etilenin xüsusiyyətlərini xarakterizə edən reaksiyalar blokunun nümunəsində nəzərdən keçirilə bilər:

1. Hidrogenləşmə reaksiyası - hidrogenin əlavə edilməsi:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3

eten → etan

2. Nəmləndirmə reaksiyası - suyun əlavə edilməsi.

3. Polimerləşmə reaksiyası.

2. Parçalanma reaksiyaları elə reaksiyalardır ki, bir mürəkkəb maddədən bir neçə yeni maddə əmələ gəlir.

Qeyri-üzvi kimyada bu cür reaksiyaların bütün müxtəlifliyi laboratoriya üsulları ilə oksigen əldə etmək üçün reaksiyalar blokunda nəzərdən keçirilə bilər:

1. Civə (II) oksidinin parçalanması - bir mürəkkəb maddədən iki sadə əmələ gəlir.

2. Kalium nitratın parçalanması - bir mürəkkəb maddədən bir sadə və bir kompleks əmələ gəlir.

3. Kalium permanganatın parçalanması - bir mürəkkəb maddədən iki mürəkkəb və bir sadə, yəni üç yeni maddə əmələ gəlir.

Üzvi kimyada etilenin istehsalı üçün laboratoriyada və sənayedə reaksiyalar blokunda parçalanma reaksiyaları nəzərdən keçirilə bilər:

1. Etanolun susuzlaşması (suyun parçalanması) reaksiyası:

C 2 H 5 OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O

2. Etanın dehidrogenləşmə reaksiyası (hidrogenin parçalanması):

CH 3 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + H 2

və ya CH 3 -CH 3 → 2C + ZH 2

3. Propanın krekinq reaksiyası (parçalanması):

CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + CH 4

3. Əvəzetmə reaksiyaları elə reaksiyalardır ki, nəticədə mürəkkəb maddədə sadə maddənin atomları elementin atomlarını əvəz edir.

Qeyri-üzvi kimyada bu cür proseslərin nümunəsi, məsələn, metalların xassələrini xarakterizə edən reaksiyalar blokudur:

1. Qələvi və ya qələvi torpaq metallarının su ilə qarşılıqlı təsiri:

2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2

2. Metalların məhluldakı turşularla qarşılıqlı təsiri:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

3. Metalların məhluldakı duzlarla qarşılıqlı təsiri:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

4. Metaltermiya:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr

Üzvi kimyanın öyrənilməsi predmeti sadə maddələr deyil, yalnız birləşmələrdir. Buna görə də, əvəzetmə reaksiyasına misal olaraq, doymuş birləşmələrin, xüsusən də metanın ən xarakterik xüsusiyyətini, onun hidrogen atomlarının halogen atomları ilə əvəz etmək qabiliyyətini veririk. Başqa bir misal aromatik birləşmənin (benzol, toluol, anilin) ​​bromlaşdırılmasıdır.

C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

benzol → bromobenzol

Üzvi maddələrdə əvəzlənmə reaksiyasının özəlliyinə diqqət yetirək: belə reaksiyalar nəticəsində qeyri-üzvi kimyada olduğu kimi sadə və mürəkkəb maddə deyil, iki mürəkkəb maddə əmələ gəlir.

Üzvi kimyada əvəzetmə reaksiyalarına iki mürəkkəb maddə arasında bəzi reaksiyalar da daxildir, məsələn, benzolun nitrasiyası. Bu, formal olaraq mübadilə reaksiyasıdır. Bunun əvəzetmə reaksiyası olması yalnız onun mexanizmini nəzərdən keçirdikdə aydın olur.

4. Mübadilə reaksiyaları elə reaksiyalardır ki, iki mürəkkəb maddə öz tərkib hissələrini mübadilə edir

Bu reaksiyalar elektrolitlərin xassələrini səciyyələndirir və məhlullarda Bertolet qaydasına uyğun olaraq gedir, yəni nəticədə çöküntü, qaz və ya aşağı dissosiasiya edən maddə (məsələn, H 2 O) əmələ gələrsə.

Qeyri-üzvi kimyada bu, məsələn, qələvilərin xassələrini xarakterizə edən reaksiyalar bloku ola bilər:

1. Duz və suyun əmələ gəlməsi ilə gedən neytrallaşma reaksiyası.

2. Qazın əmələ gəlməsi ilə gedən qələvi və duz arasındakı reaksiya.

3. Çöküntü əmələ gəlməsi ilə gedən qələvi və duz arasında reaksiya:

СuSO 4 + 2KOH \u003d Cu (OH) 2 + K 2 SO 4

və ya ion şəklində:

Cu 2+ + 2OH - \u003d Cu (OH) 2

Üzvi kimyada, məsələn, sirkə turşusunun xüsusiyyətlərini xarakterizə edən reaksiyalar blokunu nəzərdən keçirmək olar:

1. Zəif elektrolitin - H 2 O əmələ gəlməsi ilə gedən reaksiya:

CH 3 COOH + NaOH → Na (CH3COO) + H 2 O

2. Qazın əmələ gəlməsi ilə gedən reaksiya:

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

3. Çöküntü əmələ gəlməsi ilə gedən reaksiya:

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. Maddələri əmələ gətirən kimyəvi elementlərin oksidləşmə vəziyyətini dəyişdirərək

Bu əsasda aşağıdakı reaksiyalar fərqləndirilir:

1. Elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin dəyişməsi ilə baş verən reaksiyalar və ya redoks reaksiyaları.

Bunlara bir çox reaksiyalar, o cümlədən bütün əvəzetmə reaksiyaları, həmçinin ən azı bir sadə maddənin iştirak etdiyi birləşmə və parçalanma reaksiyaları daxildir, məsələn:

1. Mg 0 + H + 2 SO 4 \u003d Mg + 2 SO 4 + H 2

2. 2Mg 0 + O 0 2 = Mg +2 O -2

Mürəkkəb redoks reaksiyaları elektron balansı metodundan istifadə etməklə tərtib edilir.

2KMn +7 O 4 + 16HCl - \u003d 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O

Üzvi kimyada aldehidlərin xassələri redoks reaksiyalarının parlaq nümunəsi ola bilər.

1. Onlar müvafiq spirtlərə qədər azaldılır:

Aldesidlər müvafiq turşulara oksidləşir:

2. Kimyəvi elementlərin oksidləşmə dərəcələri dəyişmədən gedən reaksiyalar.

Bunlara, məsələn, bütün ion mübadiləsi reaksiyaları, həmçinin bir çox birləşmə reaksiyaları, bir çox parçalanma reaksiyaları, esterləşmə reaksiyaları daxildir:

HCOOH + CHgOH = HSOCH 3 + H 2 O

III. İstilik effekti ilə

İstilik effektinə görə reaksiyalar ekzotermik və endotermik bölünür.

1. Ekzotermik reaksiyalar enerjinin ayrılması ilə davam edir.

Bunlara demək olar ki, bütün mürəkkəb reaksiyalar daxildir. Nadir bir istisna, azot və oksigendən azot oksidinin (II) sintezinin endotermik reaksiyaları və qaz halında hidrogenin bərk yod ilə reaksiyasıdır.

İşığın sərbəst buraxılması ilə davam edən ekzotermik reaksiyalara yanma reaksiyaları deyilir. Etilenin hidrogenləşməsi ekzotermik reaksiyaya misaldır. Otaq temperaturunda işləyir.

2. Endotermik reaksiyalar enerjinin udulması ilə gedir.

Aydındır ki, demək olar ki, bütün parçalanma reaksiyaları onlara aiddir, məsələn:

1. Əhəng daşının kalsinasiyası

2. Butan krekinqi

Reaksiya nəticəsində ayrılan və ya udulan enerjinin miqdarı reaksiyanın istilik effekti adlanır və bu təsiri göstərən kimyəvi reaksiya tənliyi termokimyəvi tənlik adlanır:

H 2 (g) + C 12 (g) \u003d 2HC 1 (g) + 92,3 kJ

N 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2NO (g) - 90,4 kJ

IV. Reaksiyaya girən maddələrin aqreqasiya vəziyyətinə görə (faza tərkibi)

Reaksiyaya girən maddələrin birləşmə vəziyyətinə görə aşağıdakılar var:

1. Heterogen reaksiyalar - reaksiyaya girən maddələrin və reaksiya məhsullarının müxtəlif birləşmə vəziyyətlərində (müxtəlif fazalarda) olduğu reaksiyalar.

2. Homojen reaksiyalar - reaksiyaya girən maddələrin və reaksiya məhsullarının eyni birləşmə vəziyyətində (bir fazada) olduğu reaksiyalar.

V. Katalizatorun iştirakına görə

Katalizatorun iştirakına görə bunlar var:

1. Katalizatorun iştirakı olmadan baş verən katalitik olmayan reaksiyalar.

2. Katalizatorun iştirakı ilə gedən katalitik reaksiyalar. Canlı orqanizmlərin hüceyrələrində baş verən bütün biokimyəvi reaksiyalar zülal təbiətinin xüsusi bioloji katalizatorlarının - fermentlərin iştirakı ilə getdiyi üçün onların hamısı katalitik və ya daha dəqiq desək, fermentativdir. Qeyd etmək lazımdır ki, kimya sənayesinin 70%-dən çoxu katalizatorlardan istifadə edir.

VI. doğru

İstiqamətə görə bunlar var:

1. Geri dönməz reaksiyalar verilmiş şəraitdə yalnız bir istiqamətdə gedir. Bunlara çöküntü, qaz və ya aşağı dissosiasiya edən maddənin (su) əmələ gəlməsi ilə müşayiət olunan bütün mübadilə reaksiyaları və bütün yanma reaksiyaları daxildir.

2. Verilmiş şəraitdə geri dönən reaksiyalar eyni vaxtda iki əks istiqamətdə gedir. Bu reaksiyaların əksəriyyəti.

Üzvi kimyada geri dönmə əlaməti proseslərin adlarında - antonimlərində əks olunur:

Hidrogenləşmə - dehidrogenləşmə,

Nəmləndirmə - susuzlaşdırma,

Polimerləşmə - depolimerləşmə.

Bütün esterləşmə reaksiyaları geri çevrilir (əks proses, bildiyiniz kimi, hidroliz adlanır) və zülalların, efirlərin, karbohidratların, polinükleotidlərin hidrolizidir. Bu proseslərin geri çevrilməsi canlı orqanizmin ən mühüm xassəsinin - maddələr mübadiləsinin əsasını təşkil edir.

VII. Axın mexanizminə görə bunlar var:

1. Reaksiya zamanı əmələ gələn radikallarla molekullar arasında radikal reaksiyalar baş verir.

Artıq bildiyiniz kimi, bütün reaksiyalarda köhnə kimyəvi bağlar qırılır və yeni kimyəvi bağlar əmələ gəlir. Başlanğıc maddənin molekullarında əlaqənin qırılma üsulu reaksiyanın mexanizmini (yolunu) müəyyən edir. Əgər maddə kovalent əlaqə ilə əmələ gəlirsə, bu əlaqəni qırmağın iki yolu ola bilər: hemolitik və heterolitik. Məsələn, Cl 2, CH 4 və s. molekulları üçün bağların hemolitik qırılması həyata keçirilir, bu, qoşalaşmamış elektronları olan hissəciklərin, yəni sərbəst radikalların meydana gəlməsinə səbəb olacaqdır.

Radikallar ən çox ortaq elektron cütlərinin atomlar arasında təxminən bərabər paylandığı (qeyri-qütblü kovalent bağ) bağlar pozulduqda əmələ gəlir, lakin bir çox qütb bağları da oxşar şəkildə pozula bilər, xüsusən də reaksiya baş verdikdə. qaz fazası və işığın təsiri altında, məsələn, yuxarıda müzakirə olunan proseslərdə - C 12 və CH 4 - qarşılıqlı əlaqəsi. Radikallar yüksək reaktivdir, çünki onlar başqa bir atom və ya molekuldan elektron alaraq elektron təbəqələrini tamamlamağa meyllidirlər. Məsələn, bir xlor radikalı bir hidrogen molekulu ilə toqquşduqda, hidrogen atomlarını bağlayan ortaq elektron cütünü qırır və hidrogen atomlarından biri ilə kovalent əlaqə yaradır. Radikala çevrilən ikinci hidrogen atomu dağılan Cl 2 molekulundan xlor atomunun qoşalaşmamış elektronu ilə ümumi elektron cütü əmələ gətirir, nəticədə yeni hidrogen molekuluna hücum edən xlor radikalı və s.

Ardıcıl çevrilmələr zənciri olan reaksiyalara zəncirvari reaksiyalar deyilir. Zəncirvari reaksiyalar nəzəriyyəsinin inkişafına görə iki görkəmli kimyaçı - həmyerlimiz N. N. Semenov və ingilis S. A. Hinşelvud Nobel mükafatına layiq görüldülər.
Xlor və metan arasındakı əvəzetmə reaksiyası oxşar şəkildə gedir:

Üzvi və qeyri-üzvi maddələrin yanma reaksiyalarının əksəriyyəti, suyun, ammonyakın sintezi, etilenin, vinilxloridin polimerləşməsi və s. radikal mexanizmə uyğun olaraq gedir.

2. İon reaksiyaları artıq mövcud olan və ya reaksiya zamanı əmələ gələn ionlar arasında baş verir.

Tipik ion reaksiyaları məhluldakı elektrolitlər arasında qarşılıqlı təsirdir. İonlar yalnız məhlullarda elektrolitlərin dissosiasiyası zamanı deyil, həm də elektrik boşalmalarının, istilik və ya radiasiyanın təsiri altında əmələ gəlir. γ-şüaları, məsələn, su və metan molekullarını molekulyar ionlara çevirir.

Digər ion mexanizminə görə, alkenlərə hidrogen halogenidlərinin, hidrogenin, halogenlərin əlavə edilməsi, spirtlərin oksidləşməsi və dehidrasiyası, spirt hidroksilinin halogenlə əvəzlənməsi reaksiyaları baş verir; aldehidlərin və turşuların xassələrini xarakterizə edən reaksiyalar. Bu vəziyyətdə ionlar kovalent qütb bağlarının heterolitik qırılması ilə əmələ gəlir.

VIII. Enerji növünə görə

reaksiyaya başladıqda, bunlar var:

1. Fotokimyəvi reaksiyalar. Onlar işıq enerjisi ilə başlayırlar. HCl sintezinin yuxarıda göstərilən fotokimyəvi proseslərinə və ya metanın xlorla reaksiyasına əlavə olaraq, ikinci dərəcəli atmosfer çirkləndiricisi kimi troposferdə ozonun istehsalını da əhatə edir. Bu halda azot oksidi (IV) işığın təsiri altında oksigen radikallarını əmələ gətirən birincil kimi çıxış edir. Bu radikallar oksigen molekulları ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və nəticədə ozon yaranır.

Ozonun əmələ gəlməsi kifayət qədər işıq olduğu müddətcə davam edir, çünki NO oksigen molekulları ilə eyni NO 2 əmələ gətirə bilər. Ozon və digər ikinci dərəcəli hava çirkləndiricilərinin yığılması fotokimyəvi dumanın yaranmasına səbəb ola bilər.

Bu reaksiya növü bitki hüceyrələrində baş verən ən vacib prosesi də əhatə edir - adı özü üçün danışan fotosintez.

2. Radiasiya reaksiyaları. Onlar yüksək enerjili radiasiya - rentgen şüaları, nüvə şüalanması (γ-şüaları, a-hissəciklər - He 2+ və s.) tərəfindən başlanır. Radiasiya reaksiyalarının köməyi ilə çox sürətli radiopolimerləşmə, radioliz (radiasiyanın parçalanması) və s.

Məsələn, benzoldan iki mərhələli fenol istehsalı əvəzinə, radiasiyanın təsiri altında benzolun su ilə qarşılıqlı təsiri ilə əldə edilə bilər. Bu halda, su molekullarından [OH] və [H] radikalları əmələ gəlir, benzol fenol əmələ gətirmək üçün reaksiya verir:

C 6 H 6 + 2 [OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O

Kauçuk vulkanizasiyası radiovulkanizasiyadan istifadə edərək kükürd olmadan həyata keçirilə bilər və nəticədə rezin ənənəvi rezindən daha pis olmayacaqdır.

3. Elektrokimyəvi reaksiyalar. Onlar elektrik cərəyanı ilə işə salınır. Sizə yaxşı məlum olan elektroliz reaksiyalarına əlavə olaraq biz elektrosintez reaksiyalarını da göstərəcəyik, məsələn, qeyri-üzvi oksidləşdiricilərin sənaye istehsalının reaksiyaları.

4. Termokimyəvi reaksiyalar. Onlar istilik enerjisi ilə başlanır. Bunlara bütün endotermik reaksiyalar və ilkin istilik təchizatını, yəni prosesin başlanmasını tələb edən bir çox ekzotermik reaksiyalar daxildir.

Kimyəvi reaksiyaların yuxarıdakı təsnifatı diaqramda öz əksini tapmışdır.

Kimyəvi reaksiyaların təsnifatı, bütün digər təsnifatlar kimi, şərtidir. Alimlər müəyyən etdikləri əlamətlərə görə reaksiyaları müəyyən növlərə bölmək barədə razılığa gəliblər. Lakin kimyəvi çevrilmələrin çoxu müxtəlif növlərə aid edilə bilər. Məsələn, ammonyak sintez prosesini xarakterizə edək.

Bu, sistemdə təzyiqin azalması ilə davam edən mürəkkəb reaksiya, redoks, ekzotermik, geri dönən, katalitik, heterojen (daha doğrusu, heterojen katalitik). Prosesi uğurla idarə etmək üçün yuxarıda göstərilən bütün məlumatlar nəzərə alınmalıdır. Xüsusi kimyəvi reaksiya həmişə çox keyfiyyətli olur, müxtəlif xüsusiyyətlərlə xarakterizə olunur.