Химическая реакция

Мы объясним, что такое химическая реакция, какие типы существуют, их скорость и другие характеристики. Кроме того, физические и химические изменения
Химические реакции изменяют молекулярный состав веществ

Что такое химическая реакция?

Химические реакции (также называемые химические изменения или химические явления ) являются термодинамическими процессами превращения вещества . В этих реакциях участвуют два или более веществ (реактантов), которые существенно изменяются в процессе и могут потреблять или высвобождать энергию для получения двух или более веществ, называемых продуктами

Каждая химическая реакция подвергает материю химическому преобразованию, изменяя ее молекулярную структуру и состав (в отличие от физических изменений , которые влияют только на ее форму или состояние агрегации ). Химические изменения обычно приводят к образованию новых веществ , отличных от тех, что были вначале

Химические реакции могут происходить спонтанно в природе (без вмешательства человека), или они могут быть созданы человеком в лаборатории в контролируемых условиях

Многие материалы, которые мы используем каждый день, получают промышленным способом из более простых веществ, объединенных одной или несколькими химическими реакциями

Физические и химические изменения в веществе

Физические изменения материи – это такие изменения, которые изменяют ее форму без изменения ее состава, т.е. без изменения типа вещества

Например, если заставить реагировать воду (H2O) и калий (K), мы получим два новых вещества: гидроксид калия (KOH) и водород (H2). Это реакция, при которой обычно выделяется много энергии, и поэтому она очень опасна

Характеристики химической реакции

Химические реакции обычно являются необратимыми процессами, т.е. они включают образование или разрушение химических связей между молекулами реактантов, что приводит к потере или приобретению энергии

В ходе химической реакции происходит глубокая трансформация вещества, хотя иногда это разложение не видно невооруженным глазом. Но даже в этом случае пропорции реактантов можно измерить, чем и занимается стехиометрия

С другой стороны, в результате химических реакций образуются специфические продукты, зависящие от природы реактантов, а также от условий, в которых протекает реакция

Другим важным вопросом в химических реакциях является скорость, с которой они протекают, поскольку контроль скорости необходим для их использования в промышленности , медицине и т.д. В связи с этим существуют методы увеличения или уменьшения скорости химической реакции

Одним из примеров является использование катализаторов – веществ, которые увеличивают скорость химических реакций. Эти вещества не вмешиваются в реакции, а лишь контролируют скорость их протекания. Существуют также вещества, называемые ингибиторами, которые используются таким же образом, но имеют противоположный эффект, т.е. замедляют реакции

Как представлена химическая реакция?

Химические реакции представлены химическими уравнениями , т.е. формулами , описывающими участвующие реактивы и полученные продукты, часто с указанием определенных условий, характерных для реакции, таких как присутствие тепла, катализаторов, света и т.д

Первое химическое уравнение в истории было написано в 1615 году Жаном Бегеном в одном из первых трактатов по химии , Tyrocinium Chymicum. Сегодня они широко распространены и облегчают визуализацию того, что происходит в той или иной реакции

Где:

• A и B – реактивы.
• C и D – это продукты.
• a, b, c и d – стехиометрические коэффициенты (это числа, указывающие на количество реактантов и продуктов), которые должны быть скорректированы таким образом, чтобы в реактантах и продуктах было одинаковое количество каждого элемента. Таким образом, выполняется закон сохранения массы (который гласит, что масса не создается и не уничтожается, а только трансформируется).

В ходе химической реакции атомы перестраиваются, образуя новые вещества

Типы и примеры химических реакций

Химические реакции можно классифицировать в зависимости от типа реагирующих веществ. На этой основе можно выделить неорганические химические реакции и органические химические реакции. Но сначала важно знать некоторые символы, используемые для представления этих реакций с помощью химических уравнений:

Неорганические реакции Они включают неорганические соединения и могут быть классифицированы следующим образом:

• в соответствии с типом трансформации.
• Реакции синтеза или присоединения. Два вещества соединяются, чтобы в результате получить другое вещество. Например:
  
• Реакции разложения. Вещество разлагается на свои простые компоненты, или вещество реагирует с другим веществом и разлагается на другие вещества, содержащие компоненты этого вещества. Например:
  
• Реакции вытеснения или замещения. Одно соединение или элемент занимает место другого в соединении, замещая его и оставляя свободным. Например:
  
• Реакции двойного замещения. Два реактанта одновременно обмениваются соединениями или химическими элементами. Например:
  

В зависимости от вида и формы обмениваемой энергии.

• Эндотермические реакции. Тепло поглощается для того, чтобы реакция могла произойти. Например:
  
• Экзотермические реакции. При протекании реакции выделяется тепло. Например:
  

эндолюминесцентные реакции. 83BT9 свет необходим для протекания реакции. Например: фотосинтез

• экзолюминесцентные реакции. При протекании реакции выделяется свет. Например:
  
• Эндоэлектрические реакции. Для протекания реакции требуется электрическая энергия. Например:
  
• экзоэлектрические реакции. При протекании реакции выделяется или генерируется электрическая энергия. Например:
  
• (В соответствии со скоростью реакции.)
• медленная реакция. Количество потребляемых реактивов и количество образующихся продуктов за определенное время очень мало. Например: окисление железа. Это медленная реакция, которую мы наблюдаем каждый день в железных предметах, покрытых ржавчиной. Если бы эта реакция не была медленной, то сегодня в мире не было бы очень старых железных конструкций.
  
• Быстрые реакции Количество потребляемых реактивов и количество образующихся продуктов за определенное время велико. Например: реакция натрия с водой – реакция не только быстрая, но и очень опасная.
  

в зависимости от типа частицы .1EARN кислотно-основные реакции.CR2CX переносятся протоны (H+). Например:

• Окислительно-восстановительные реакции.YEP54 электроны переносятся. В этом типе реакции мы должны смотреть на число окисления участвующих элементов. Если число окисления элемента увеличивается, он окисляется, если уменьшается – восстанавливается. Например: в этой реакции железо окисляется, а кобальт восстанавливается.
  
• В соответствии с направлением реакции.
• Обратимые реакции. Они происходят в обоих направлениях, т.е. продукты могут быть превращены обратно в реактивы. Например:
  
• Необратимые реакции. Они протекают только в одном направлении, т.е. реактанты превращаются в продукты, а обратный процесс не может произойти. Например:
  

Органические реакции Вовлекают органические соединения, которые относятся к основе жизни. Их классификация зависит от типа органического соединения, поскольку каждая функциональная группа имеет ряд специфических реакций. Например, алканы, алкены, алкины, спирты , кетоны, альдегиды, эфиры, сложные эфиры, нитрилы и т.д

Примерами реакций органических соединений являются:

• Галогенирование алканов. Водород в алкане заменяется соответствующим галогеном.
  
• Горение алканов Алканы реагируют с кислородом, давая углекислый газ и воду. При таком типе реакции высвобождается большое количество энергии.
  
• Галогенирование алкенов Два из гидрогенов, присутствующих на углеродах, образующих двойную связь, являются замещенными.
  
• Гидрогенизация алкенов К двойной связи добавляются два гидрогена, в результате чего образуется соответствующий алкан. Эта реакция происходит в присутствии катализаторов, таких как платина, палладий или никель.
  

Важность химических реакций

Фотосинтез и дыхание являются примерами химических реакций.

Химические реакции имеют фундаментальное значение для существования и понимания мира, каким мы его знаем. Изменения, которые претерпевает материя в природных или искусственных условиях (и которые часто приводят к образованию ценных материалов), являются лишь одним из примеров этого. Самым большим доказательством важности химических реакций является сама жизнь во всех ее проявлениях

Существование живых существ всех видов возможно только благодаря реактивной способности материи, которая позволила первым клеточным формам жизни обмениваться энергией с окружающей средой через метаболические пути, то есть через последовательности химических реакций, которые давали больше полезной энергии, чем потребляли

Например, в нашей повседневной жизни дыхание состоит из множества химических реакций, которые также присутствуют в фотосинтезе растений

Скорость химической реакции

Для протекания химических реакций требуется определенное время, которое варьируется в зависимости от природы реактантов и окружающей среды , в которой протекает реакция

Факторы, влияющие на скорость химических реакций, обычно имеют тенденцию быть:

• Повышение температуры. Высокие температуры, как правило, увеличивают скорость химических реакций.
• Повышение давления. Повышение давления, как правило, увеличивает скорость химических реакций. Обычно это происходит, когда реагируют вещества, чувствительные к изменениям давления, например, газы. В случае жидкостей и твердых тел изменение давления не вызывает значительных изменений в скорости их реакций.
• агрегатное состояние, в котором находятся реактанты. Твердые вещества обычно реагируют медленнее, чем жидкости или газы, хотя скорость также зависит от реакционной способности каждого вещества.
• Использование катализаторов (веществ, используемых для увеличения скорости химических реакций). Эти вещества не вмешиваются в реакции, а лишь контролируют скорость их протекания. Существуют также вещества, называемые ингибиторами, которые используются таким же образом, но имеют противоположный эффект, т.е. замедляют реакции.
• Световая энергия (свет). Некоторые химические реакции ускоряются, когда на них падает свет.
• Концентрация реактивов. Большинство химических реакций протекают быстрее при высокой концентрации реагирующих веществ.