Классификация химических реакций в органической химии. Классификация химических реакций. Классификация химических реакций по направлению протекания реакции

Химические реакции – это процессы, в результате которых из одних веществ образуются другие, отличающиеся от них по составу и (или) строению.

Классификация реакций:

I. По числу и составу реагирующих веществ и продуктов реакции:

1) Реакции, идущие без изменения состава вещества:

В неорганической химии это реакции превращения одних аллотропных модификаций в другие:

C (графит) → C (алмаз); P (белый) → P (красный).

В органической химии это реакции изомеризации – реакции, в результате которых из молекул одного вещества образуются молекулы других веществ того же качественного и количественного состава, т.е. с той же молекулярной формулой, но другим строением.

СН 2 -СН 2 -СН 3 → СН 3 -СН-СН 3

н-бутан 2-метилпропан (изобутан)

2) Реакции, идущие с изменением состава вещества:

а) Реакции соединения (в органической химии присоединения) – реакции, в ходе которых из двух и более веществ образуется одно более сложное: S + O 2 → SO 2

В органической химии это реакции гидрирования, галогенирования, гидрогалогенирования, гидратации, полимеризации.

СН 2 = СН 2 + НОН → СН 3 – СН 2 ОН

б) Реакции разложения (в органической химии отщепления, элиминирования) – реакции, в ходе которых из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ:

СН 3 – СН 2 ОН → СН 2 = СН 2 + Н 2 О

2KNO 3 →2KNO 2 + O 2

В органической химии примеры реакций отщепления - дегидрирование, дегидратация, дегидрогалогенирование, крекинг.

в) Реакции замещения – реакции, в ходе которых атомы простого вещества замещают атомы какого-нибудь элемента в сложном веществе (в органической химии – реагентами и продуктами реакции часто являются два сложных вещества).

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl +HCl ; 2Na+ 2H 2 O→ 2NaOH + H 2

Примеры реакций замещения, не сопровождающихся изменением степеней окисления атомов, крайне немногочисленны. Следует отметить реакцию оксида кремния с солями кислородсодержащих кислот, которым отвечают газообразные или летучие оксиды:

СаСО 3 + SiO 2 = СаSiO 3 + СО 2

Са 3 (РО 4) 2 + ЗSiO 2 = ЗСаSiO 3 + Р 2 О 5

г) Реакции обмена – реакции, в ходе которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями:

NaOH + HCl → NaCl + H 2 O,
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O

II. По изменению степеней окисления химических элементов, образующих вещества

1) Реакции, идущие с изменением степеней окисления, или ОВР:

∙2| N +5 + 3e – → N +2 (процесс восстановления, элемент – окислитель),

∙3| Cu 0 – 2e – → Cu +2 (процесс окисления, элемент – восстановитель),

8HNO 3 + 3Cu → 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

В органической химии:

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH

2) Реакции, идущие без изменения степеней окисления химических элементов:

Li 2 O + H 2 O → 2LiOH,
HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O

III. По тепловому эффекту

1) Экзотермические реакции протекают с выделением энергии:

С + О 2 → СО 2 + Q,
СH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q

2) Эндотермические реакции протекают с поглощением энергии:

СaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

C 12 H 26 → C 6 H 14 + C 6 H 12 - Q

IV. По агрегатному состоянию реагирующих веществ

1) Гетерогенные реакции – реакции, в ходе которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в разных агрегатных состояниях:

Fe(тв) + CuSO 4 (р-р) → Cu(тв) + FeSO 4 (р-р),
CaC 2 (тв) + 2H 2 O(ж) → Ca(OH) 2 (р-р) + C 2 H 2 (г)

2) Гомогенные реакции – реакции, в ходе которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в одном агрегатном состоянии:

H 2 (г) + Cl 2 (г) → 2HCl(г),
2C 2 H 2 (г) + 5O 2 (г) → 4CO 2 (г) + 2H 2 O(г)

V. По участию катализатора

1) Некаталитические реакции, идущие без участия катализатора:

2Н 2 + О 2 → 2Н 2 О, С 2 Н 4 + 3О 2 → 2СО 2 + 2Н 2 О

2) Каталитические реакции, идущие с участием катализаторов:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

VI. По направлению

1) Необратимые реакции протекают в данных условиях только в одном направлении:

С 2 Н 4 + 3О 2 → 2СО 2 + 2Н 2 О

2) Обратимые реакции в данных условиях протекают одновременно в двух противоположных направлениях: N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

VII. По механизму протекания

1) Радикальный механизм.

А: В → А· + ·В

Происходит гомолитический (равноценный) разрыв связи. При гемолитическом разрыве пара электронов, образующая связь, делится таким образом, что каждая из образующихся частиц получает по одному электрону. При этом образуются радикалы – незаряженные частицы с неспаренными электрономи. Радикалы – очень реакционноспособные частицы, реакции с их участием происходят в газовой фазе с большой скоростью и часто со взрывом.

Радикальные реакции идут между образующимися в ходе реакции радикалами и молекулами:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl +HCl

Примеры: реакции горения органических и неорганических веществ, синтез воды, аммиака, реакции галогенирования и нитрования алканов, изомеризация и ароматизация алканов, каталитическое окисление алканов, полимеризация алкенов, винилхлорида и др.

2) Ионный механизм.

А: В → :А - + В +

Происходит гетеролитический (неравноценный) разрыв связи, при этом оба электрона связи остают­ся с одной из ранее связанных частиц. Образуются заряженные частиц (катионы и анионы).

Ионные реакции идут в растворах между уже имеющимися или образующимися в ходе реакции ионами.

Например, в неорганической химии – это взаимодействие электролитов в растворе, в органической химии – это реакции присоединения к алкенам, окисление и дегидрирование спиртов, замещение спиртовой группы и другие реакции, характеризующие свойства альдегидов и карбоновых кислот.

VIII. По виду энергии, инициирующей реакцию:

1) Фотохимические реакции происходят при воздействии квантов света. Например, синтез хлороводорода, взаимодействие метана с хлором, получение озона в природе, процессы фотосинтеза и др.

2) Радиационные реакции инициируются излучениями больших энергий (рентгеновскими лучами, γ-лучами).

3) Электрохимические реакции инициирует электрический ток, например, при электролизе.

4) Термохимические реакции инициируются тепловой энергией. К ним относятся все эндотермические реакции и множество экзотермических, для инициации которых необходима теплота.

Каждый учитель сталкивается с проблемой нехватки учебного времени. Точнее даже не сталкивается, а постоянно работает в условиях его хронического недостатка. Причем с годами последний неуклонно увеличивается вследствие уплотнения учебного материала, сокращения числа часов, отводимых на изучение химии, и усложнения задач обучения, призванного обеспечивать разностороннее развивающее воздействие на личность учащегося.

Для разрешения этого постоянно усиливающегося противоречия важно, с одной стороны, убедительно раскрыть перед учеником значимость образования, необходимость личностной заинтересованности в нем и перспективности самодвижения в его приобретении. С другой стороны – интенсифицировать осуществляемый в школе учебно – воспитательный процесс (УВП). Первого можно достигнуть в том случае, если обучение будет построено так, что ученик ЗАХОЧЕТ и СМОЖЕТ осознать себя СУБЪЕКТОМ УЧЕНИЯ, то есть таким участником УВП, который понимает и принимает его цели, владеет способами их достижения и стремится к расширению спектра этих способов. Таким образом, ведущими условиями превращения учащегося в субъект учения (в рамках предметного обучения химии) является его компетентность в содержании рассматриваемых учебных вопросов и способах овладения им и ориентация на достижение целостных знаний по предмету.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Классификация химических реакций в неорганической и органической химии.

/в помощь молодому учителю/

Цель: систематизировать знания учащихся о подходах к классификации химических реакций. Образовательные задачи: · повторить и обобщить сведения о классификации химических реакций по признаку – числу исходных и полученных веществ; рассмотреть законы сохранения массы веществ и энергии при химических реакциях как частный случай проявления всеобщего закона природы.

Воспитательные задачи: · доказать ведущую роль теории в познании практики; · показать учащимся взаимосвязь противоположных процессов; · доказать материальность изучаемых процессов;

Развивающие задачи: · развитие логического мышления путем сравнения, обобщения, анализа, систематизации.

Тип урока: урок комплексного применения знаний.

Методы и приемы: беседа, письменная работа, фронтальный опрос.

Ход урока I. Организационный момент

II. Мотивация учебной деятельности учащихся, сообщение темы, цели, задач урока.

III. Проверка знаний учащимися фактического материала.

Фронтальная беседа: 1. Какие типы химических реакций вам известны? (реакции разложения, соединения, замещения и обмена). 2. Дайте определение реакции разложения? (Реакции разложения – реакции, при которых из одного сложного вещества образуются два и более новых простых или менее сложных веществ). 3. Дайте определение реакции соединения? (Реакции соединения – реакции, при которых два или несколько веществ образуют одно более сложное вещество). 4. Дайте определение реакции замещения? (Реакции замещения – реакции, при которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе). 5 Дайте определение реакции обмена? (Реакции обмена – реакции, при которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями). 6. Какова основа этой классификации? (основой классификации является число исходных и образовавшихся веществ)

IV. Проверка знаний учащимися основных понятий, законов, теорий, умений объяснять их сущность.

1. Объясните сущность протекания химических реакций. (Сущность химических реакций сводится к разрыву связей в исходных веществах и возникновению новых химических связей в продуктах реакции. При этом общее число атомов каждого элемента остается постоянным, следовательно, масса веществ в результате химических реакций не изменяется.)
2. Кем и когда была установлена эта закономерность? (В 1748 году русским ученым М.В.Ломоносовым – закон сохранения массы веществ).

V. Проверка глубины осмысления знаний, степени обобщения.

Задание: определите тип химической реакции (соединения, разложения, замещения, обмена). Дайте объяснения сделанным вами заключения. Расставьте коэффициенты. (ИКТ)

VI Классификация химических реакций в органической химии.

А: В неорганической химии реакции соединения, а в органической химии такие реакции часто называют реакциями присоединения (Реакции, в результате которых две и более молекул реагирующих веществ соединяются в одну) В них обычно участвуют соединения, содержащие двойную или тройную связь. Разновидности реакций присоединения: гидрирование, гидратация, гидрогалогенирование, галогенирование, полимеризация. Примеры данных реакций:

1.Гидрирование – реакция присоединения молекулы водорода по кратной связи:

Н 2 С = СН 2 + Н 2 → CН 3 – СН 3

этилен этан

НС ≡ СН + Н 2 → CН 2 = СН 2

ацетилен этилен

2.Гидрогалогенирование – реакция присоединения галогеноводорода по кратной связи

Н 2 С = СН 2 + НCl→ CН 3 ─CH 2 Cl

этилен хлорэтан

(по правилу В.В.Марковникова)

Н 2 С = СН─СН 3 + НCl→ CН 3 ─CHCl─СН 3

пропилен 2 - хлорпропан

HC≡CH + HCl → H 2 C=CHCl

ацетилен хлорвинил

HC≡C─СН 3 + HCl → H 2 C=CCl─СН 3

пропин 2-хлорпропен

3.Гидратация – реакция присоединения воды по кратной связи

Н 2 С = СН 2 + Н 2 О→ CН 3 ─CH 2 ОН (первичный спирт)

этен этанол

(при гидратации пропена и других алкенов образуются вторичные спирты)

HC≡CH + H 2 О → H 3 C─CНО

ацетилен альдегид – этаналь (реакция Кучерова)

4.Галогенирование – реакция присоединения молекулы галогена по кратной связи

Н 2 С = СН─СН 3 + Cl 2 → CН 2 Cl─CHCl─СН3

пропилен 1,2 – дихлорпропан

HC≡C─СН 3 + Cl 2 → HCCl=CCl─СН 3

пропин 1,2-дихлорпропен

5.Полимеризация – реакции, в ходе которых молекулы веществ с небольшой молекулярной массой соединяются друг с другом с образованием молекул веществ с высокой молекулярной массой.

n СН 2 =СН 2 → (-СН 2 -СН 2 -)n

Этилен полиэтилен

Б: В органической химии к реакциям разложения (отщепления) относятся: дегидратация, дегидрирование, крекинг, дегидрогалогенирование.

Соответствующие уравнения реакций:

1.Дегидратация (отщепление воды)

С 2 Н 5 ОН → C 2 H 4 + Н 2 O (H 2 SO 4 )

2.Дегидрирование (отщепление водорода)

С 6 Н 14 → С 6 Н 6 + 4Н 2

гексан бензол

3.Крекинг

C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8

октан бутан бутен

4. Дегидрогалогенирование (отщепление галогеноводорода)

C 2 H 5 Br → C 2 H 4 + НВг (NaOH,спирт)

Бромэтан этилен

В: В органической химии реакции замещения понимаются шире, то есть замещать может не один атом, а группа атомов или замещается не атом, а группа атомов. К разновидности реакции замещения можно отнести нитрование и галогенирование предельных углеводородов, ароматических соединений, спиртов и фенола:

С 2 Н 6 + Cl 2 → C 2 H 5 Cl +HCl

этан хлорэтан

С 2 Н 6 + HNO 3 → C 2 H 5 NO 2 +H 2 O (реакция Коновалова)

этан нитроэтан

C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

бензол бромбензол

С 6 Н 6 + HNO 3 → C 6 H 5 NO 2 +H 2 O

бензол нитробензол

C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O

Этанол хлорэтан

C 6 H 5 ОН + 3Br 2 → C 6 H 2 Br 3 + 3HBr

фенол 2,4,6 - трибромфенол

Г: Реакции обмена в органической химии характерны для спиртов и карбоновых кислот

НСООН + NaOH → HCOONa + Н 2 O

муравьиная кислота формиат натрия

(реакция нейтрализации)

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH↔ CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

уксусная этанол этиловый эфир уксусной кислоты

(реакция этерификации ↔ гидролиз)

VII Закрепление ЗУН

1. При нагревании гидроксида железа (3) происходит реакция
2. Взаимодействие алюминия с серной кислотой относится к реакции
3. Взаимодействие уксусной кислоты с магнием относится к реакции
4. Определите тип химических реакций в цепочке превращений:

(использование ИКТ)

А) Si→SiO 2 →Na 2 SiO 3 →H 2 SiO 3 →SiO 2 →Si

Б) СН 4 →С 2 Н 2 →С 2 Н 4 →С 2 Н 5 ОН→С 2 Н

Урок 114

Тема учебного занятия : Классификация химических реакций в органической и неорганической химии.

Продолжительность: 45 мин

Цель урока: Повторить и обобщить представление о химической реакции, как о процессе превращения, рассмотреть некоторые из многочисленных классификаций химических реакций по различным признакам.

Задачи урока:

1) Образовательная – систематизировать, обобщить и углубить знания учащихся о химических реакциях и их классификации, развить навыки самостоятельной работы, умения записывать уравнения реакций и расставлять коэффициенты, указывать типы реакций, делать выводы и обобщения.

2) Развивающая – развивать речевые навыки, способности к анализу; развитие познавательных способностей, мышления, внимания, умения использовать изученный материал для познания нового. 3) Воспитательная – воспитание самостоятельности, сотрудничества, нравственных качеств – коллективизма, способности к взаимовыручке.

Средства обучения: Учебник О.С. Габриелян. Химия – 10, 11. М.: Дрофа 2008г.; таблицы растворимости, Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, компьютер,

Методы: - Организация УПД: беседа, объяснение

Контроль: фронтальный опрос, минисамостоятельные работы на закрепление.

Тип урока: Повторение, закрепление и систематизация знаний полученных ранее.

Форма урока:

Этапы урока: 1. Организационная часть: Цель – подготовить обучащихся к началу работы на уроке. 2. Подготовка к восприятию ранее изученной темы. Цель – актуализация ранее полученных знаний через восстановление опорных знаний – целепологание. 3. Повторение и закрепление ранее изученного материала. Цель – повторение, закрепление и систематизация знаний ранее полученных. 4. Подведение итогов, оценка деятельности обучащихся, домашнее задание. Цель – анализ, самоанализ, применение теоретических знаний обучащихся на практике.

План работы:

Организационный момент……………………………………………………….2 мин

Мотивация………………………………………………………………………...3 мин

Изучение материалов……………………………………………………………30 мин

Закрепление …………………………………………………………………..…..5 мин

Выводы ……………………………………………………………………….…...3 мин

Домашнее задание ………………………………………………………….….…2 мин

Ход учебного занятия

Организация внимания студентов

Подготовка к уроку

Мотивация

Обучащимся задаются вопросы.

1)Что такое химическая реакция? (термин «реакция» с латыни означает «противодействие», «отпор», «ответное действие»). 2)Признаки химических реакций? а) Изменение окраски. б) Появление запаха. в) Образования осадка. г) Выделение газа. д) Выделение или поглощение тепла. е) Выделение света. 3)А каковы же условия возникновения и течения химических реакций?

а) Нагревание. б) Измельчение и перемешивание. в) Растворение. г) Добавление катализатора. д) Давление. Преподаватель благодарит обучащихся за ответы.

Формирования интереса к материалу занятия студентов

Запись темы урока в тетрадь

Изучение нового материала

Без химических реакций невозможна жизнь. В окружающем нас мире протекает огромное число реакций. Чтобы ориентироваться в огромном царстве химических реакций необходимо знать их типы. В любой науке применяется приём классификаций, позволяющих по общим признакам разделить всё множество объектов на группы. И сегодня на уроке мы поговорим о типах химических реакций и по каким при знакам их классифицируют. ПРИЛОЖЕНИЕ 1

1 признак химической реакции: «Число и состав исходных и полученных веществ». Определить какое вещество пропущено, уровнять химическую реакцию, определить тип химической реакции? а) 2 КОН + Н2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2 H 2 O обмен б) С2Н2 + Н2О = СН3СОН соединение в) 2 Na + 2 HCI = 2 NaCI + H 2 замещение г) СН4 = С + 2 Н2 разложение 2 признак химической реакции: «Изменение степени окисления». Уровнять предложенную реакцию с помощью электронного баланса и указать окислитель и восстановитель . Н2 S + 8 HNO 3 = H 2 SO 4 + 8 NO 2 + 4 H 2 O ОВР S – восстановитель; N – окислитель. Н2О + СО2 = Н2СО3 не ОВР 3 признак химической реакции: «Тепловой эффект». Определить, какая из предложенных реакций является экзотермической? 1) СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2О + Q экзотермическая 2) 2 HgO = 2 Hg + O 2 - Q эндотермическая 4 признак химической реакции: «Агрегатное состояние веществ». Определить тип химической реакции по агрегатному состоянию веществ. 1) 3 C 2 H 2 = C 6 H 6 гетерогенная 2) Zn + S = ZnS гомогенная 5 признак химической реакции: «Введение других веществ». Определить среди предложенных реакций каталитическую? а) N 2 + 3 H 2 = 2 NH 3 каталитическая б) СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2О некаталитическая 6 признак химической реакции: «Обратимость». Определить среди предложенных: какая обратимая, т.е. идущая в двух направлениях, а какая необратимая, идущая до конца. а) С2Н2 + Н2 = С2Н4 обратимая б) 2 Na + 2 H 2 O = 2 NaOH + H 2 необратимая

Обучащиеся работают с реакциями по 6 признакам и вносят результаты в таблицу, заранее выданную для каждого (приложение 2 ).

4. Применение химических реакций в строительстве (сообщения обучающихся)

Объяснение преподавателя. Демонстрация слайдов

Прослушивание объяснения преподавателя, просмотр слайдов. Запись в тетрадь определения.

Закрепление

Обучащиеся на чистых листочках выполняют дифференцированное задание (приложение 3).

Организация работы студентов. Контроль

Выполнение задания в тетради.

Выводы и итоги урока

Обучащимся задаются вопросы: 1 ) О каком явлении мы сегодня вели речь? 2) С какими понятиями мы сегодня работали? 3) Какие умения на уроке применяли? 4)Достигли ли мы задач, поставленных в начале урока?

Оценка деятельности студентов на уроке

Самооценка оценки деятельности на уроке

Домашнее задание

У В. Маяковского есть такая философская мысль: Если звёзды зажигаются в небе, значит, это кому-нибудь нужно. Если химики изучают классификацию химических реакций, то, следовательно, это кому – то нужно. И здесь у меня возникает желание предложить вам небольшой реферат , в котором на примерах нужно показать значение всех типов реакций в реальной жизни, в её богатстве и разнообразии

(творческое домашнее задание).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Химические реакции, или химические явления, – это процессы, в результате которых из одних веществ образуются другие, отличающиеся от них по составу и (или) строению.

При химических реакциях обязательно происходит изменение веществ, при котором рвутся старые и образуются новые связи между атомами.

Рассмотрим классификацию химических реакций по различным признакам.

I. По числу и составу реагирующих веществ

Реакции, идущие без изменения состава веществ

В неорганической химии к таким реакциям можно отнести процессы получения одного химического элемента, например:

C (графит) C (алмаз)
P (белый) P (красный)
3O2 (кислород) 2O3 (озон)

В органической химии к этому типу реакций могут быть отнесены реакции изомеризации, которые идут без изменения не только качественного, но и количественного состава молекул веществ, например:

Изомеризация .

Реакция изомеризации алканов имеет большое практическое значение, так как углеводороды изостроения обладают меньшей способностью к детонации.

Реакции, идущие с изменением состава вещества

Можно выделить четыре типа таких реакций: соединения, разложения, замещения и обмена.

Реакции соединения – это такие реакции, при которых из двух и более веществ образуется одно сложное вещество. В неорганической химии все многообразие реакций соединения можно рассмотреть, например, на примере реакций получения серной кислоты из серы:

Получение оксида серы (IV):

S + O2 = SO2 – из двух простых веществ образуется одно сложное.

Получение оксида серы (VI):

2SO3

– из простого и сложного веществ образуется одно сложное.

Примером реакции соединения, при которой одно сложное вещество образуется из более чем двух исходных, может служить заключительная стадия получения азотной кислоты:

4NO2 + О2 + 2Н2O = 4HNO3

В органической химии реакции соединения принято называть «реакциями присоединения». Все многообразие таких реакций можно рассмотреть на примере блока реакций, характеризующих свойства непредельных веществ, например этилена:

Реакция гидрирования – присоединения водорода:

Реакции разложения – это такие реакции, при которых из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ.

В неорганической химии все многообразие таких реакций можно рассмотреть на блоке реакций получения кислорода лабораторными способами:

Разложение оксида ртути (II):

2Hg + O2

– из одного сложного вещества образуются два простых.

В органической химии реакции разложения можно рассмотреть на блоке реакций получения этилена в лаборатории и в промышленности:

Реакция дегидратации (отщепления воды) этанола:

Реакция дегидрирования (отщепление водорода) этана:

Реакции замещения – это такие реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы какого-нибудь элемента в сложном веществе. B неорганической химии примером таких процессов может служить блок реакций, характеризующих свойства, например, металлов:

Взаимодействие щелочных или щелочноземельных металлов с водой:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Взаимодействие металлов с кислотами в растворе:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

Предметом изучения органической химии являются не простые вещества, а только соединения. Поэтому как пример реакции замещения приведем наиболее характерное свойство предельных соединений, в частности метана, – способность его атомов водорода замещаться на атомы галогена:

HCl

хлорметан

В органической химии к реакциям замещения относят и некоторые реакции между двумя сложными веществами, например нитрование бензола:

C6H5NO2

H2O

бензол

нитробензол

Она формально является реакцией обмена. То, что это реакция замещения, становится понятным только при рассмотрении ее механизма.

Реакции обмена – это такие реакции, при которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями.

Эти реакции характеризуют свойства электролитов и в растворах протекают по правилу Бертолле, то есть только в том случае, если в результате образуется осадок, газ или малодиссоциирующее вещество (например, Н2О).

B неорганической химии это может быть блок реакций, характеризующих, например, свойства щелочей:

Реакция нейтрализации, идущая с образованием соли и воды:

NaOH + HNO3 = NaNO3 + Н2O

или в ионном виде:

OH– + H+ = H2O

Реакция между щелочью и солью, идущая с образованием газа:

2NH4Cl + Са(ОН)2 = CaCl2 + 2NH3 + 2Н2O

B органической химии можно рассмотреть блок реакций, характеризующих, например, свойства уксусной кислоты: Реакция, идущая с образованием слабого электролита – H2O:

Na(CH3COO) + H2O

Реакция, идущая с образованием газа:

2CH3COOH + CaCO3 → 2CH3COO– + Ca2+ + CO2 + H2O

Реакция, идущая с образованием осадка:

2CH3COOH + K2SiO3 → 2K(CH3COO) + H2SiO3↓

II. По изменению степеней окисления химических элементов, образующих вещества

По этому признаку различают следующие реакции:

Реакции, идущие с изменением степеней окисления элементов, или окислительно-восстановительные реакции. К ним относится множество реакций, в том числе все реакции замещения, а также те реакции соединения и разложения, в которых участвует хотя бы одно простое вещество, например:

Реакции, идущие без изменения степеней окисления химических элементов. К ним, например, относятся все реакции ионного обмена, а также многие реакции соединения, например:

Li 2 O + Н 2 O = 2LiOH ,

многие реакции разложения:

Fe 2 O 3 + 3H 2 O

реакции этерификации:

HCOOCH 3 + H 2 O

III. По тепловому эффекту

По тепловому эффекту реакции делят на экзотермические и эндотермические.

1.Экзотермические реакции протекают с выделением энергии.

К ним относятся почти все реакции соединения. Редкое исключение составляют эндотермические реакции синтеза оксида азота (II) из азота и кислорода и реакция газообразного водорода с твердым иодом:

N 2 + O 2 = 2 NO – Q

Экзотермические реакции, которые протекают с выделением света, относят к реакциям горения , например:

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 + Q

Гидрирование этилена – пример экзотермической реакции:

CH 3 –CH 3

+ Q

Она идет при комнатной температуре.

2.Эндотермические реакции протекают с поглощением энергии.

Очевидно, что к ним будут относиться почти все реакции разложения, например:

1. Обжиг известняка:

CaO + CO 2

– Q

Количество выделенной или поглощенной в результате реакции энергии называют тепловым эффектом реакции , а уравнение химической реакции с указанием этого эффекта называют термохимическим уравнением , например:

H 2 (г) + Cl 2 (г) = 2HCl(г) + 92,3 кДж

N 2 (г) + O 2 (г) = 2NO(г) – 90,4 кДж

IV. По агрегатному состоянию реагирующих веществ (фазовому составу)

По агрегатному состоянию реагирующих веществ различают:

Гетерогенные реакции – реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в разных агрегатных состояниях (в разных фазах):

2Al(т) + 3CuCl 2 (р-p) = 3Cu(т) + 2AlCl3(р-p)

CaC 2 (т) + 2H 2 O(ж) = C 2 H 2 + Ca(OH) 2 (р-p)

Гомогенные реакции – реакции, в которых реагирующие вещества и

продукты реакции находятся в одном агрегатном состоянии (в одной фазе):

H 2 (г) + F 2 (г) = 2HF(г)

V. По участию катализатора

По участию катализатора различают:

Некаталитические реакции , идущие без участия катализатора:

2Hg + O 2

2. Каталитические реакции , идущие с участием катализатора:

C 2 H 5 OH

CH 2 =CH 2

+ H 2 O

Этанол этен

Так как все биохимические реакции, протекающие в клетках живых организмов, идут с участием особых биологических катализаторов белковой природы – , все они относятся к каталитическим или, точнее, ферментативным. Следует отметить, что более 70 % химических производств используют катализаторы.

VI. По направлению

По направлению различают:

Необратимые реакции протекают в данных условиях только в одном направлении.

К ним можно отнести все реакции обмена, сопровождающиеся образованием осадка, газа или малодиссоциирующего вещества (воды) и все реакции горения.

Обратимые реакции в данных условиях протекают одновременно в двух противоположных направлениях.

Таких реакций подавляющее большинство.

В органической химии признак обратимости отражают названия – антонимы процессов:

гидрирование – дегидрирование,

гидратация – дегидратация,

Обратимы все реакции этерификации (противоположный процесс, как вы знаете, носит название гидролиза

Рисунок 1. Классификация химических реакций

Классификация химических реакций, как и все другие классификации, условна. Ученые договорились разделить реакции на определенные типы по выделенным ими признакам. Но большинство химических превращений можно отнести к разным типам. Например, составим характеристику процесса синтеза аммиака:

Это реакция соединения, окислительно-восстановительная, экзотермическая, обратимая, каталитическая, гетерогенная (точнее, гетерогенно-каталитическая), протекающая с уменьшением давления в системе. Для успешного управления процессом необходимо учитывать все приведенные сведения. Конкретная химическая реакция всегда многокачественна, ее характеризуют разные признаки.

Приложение 2