Реакции, идущие с изменением состава веществ

Тема: «Классификация химических реакций»

Задание по теме: «Классификация химических реакций»

1. В тетради написать конспект по теме.

2. Составить общую схему по классификации химических реакций (выслать фото)

3. Дать характеристику следующим реакциям по всем изученным основаниям классификации (выслать фото выполненного задания):

CaCO₃ = CaO + CO₂

H₂ + Cl₂ = 2HCl

KOH+HCl = H₂O+KCl

Zn(т)+H₂SO₄(ж) = H₂(г)+ZnSO₄(ж)

N₂ + O₂ = 2NO

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.

Реакции, идущие без изменения состава веществ.

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

С(графит)↔С(алмаз)
S(ромбическая)↔S(моноклинная)
Р(белый)↔Р(красный)
Sn(белое олово)↔Sn(серое олово)
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:

1. Изомеризация алканов.

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

2. Изомеризация алкенов.

3. Изомеризация алкинов (реакция А. Е. Фаворского).

4. Изомеризация галогеналканов (А. Е. Фаворский, 1907 г.).

5. Изомеризация цианита аммония при нагревании.

Впервые мочевина была синтезирована Ф. Велером в 1828 г. изомеризацией цианата аммония при нагревании.

Реакции, идущие с изменением состава веществ.

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

1. 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:

1. Получение оксида серы (IV):

2S + O₂ = 2SO - из двух простых веществ образуется одно сложное.

2. Получение оксида серы (VI):

SO₂ + 0₂ → 2SO₃ - из простого и сложного веществ образуется одно сложное.

3. Получение серной кислоты:

SO₃ + Н₂O = Н₂SO₄ - из двух сложных 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:

4NО₂ + O₂ + 2Н₂O = 4НNO₃

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:

1. Реакция гидрирования - присоединения водорода:

CH₂=CH₂ + Н₂ → СН₃-СН₃

этен → этан

2. Реакция гидратации - присоединения воды.

CH₂=CH₂ + Н₂O→ CH₃- CH₂ OH

этен → этанол

3. Реакция полимеризации.

nCH₂=CH₂ → [- CH₂- CH₂-]_n

этен (этилен) → полиэтилен

2. 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:

1. Разложение оксида ртути(II) - из одного сложного вещества образуются два простых.

2Hg O→2 Hg + O₂

2. Разложение нитрата калия - из одного сложного вещества образуются одно простое и одно сложное.

2KNO₃ → 2 KNO₂ + O₂

3. Разложение перманганата калия - из одного сложного вещества образуются два сложных и одно простое, то есть три новых вещества.

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂+ O₂

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

1. Реакция дегидратации (отщепления воды) этанола:

С₂H₅OH → CH₂=CH₂ + H₂O

2. Реакция дегидрирования (отщепление водорода) этана:

CH₃-CH₃ → CH₂=CH₂ + H₂

3. Реакция крекинга (расщепления) пропана:

CH₃-СН₂-СН₃ → СН₂=СН₂ + СН₄

пропан → этилен + метан

3. Реакции замещения - это такие реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы какого-нибудь элемента в сложном веществе.

В неорганической химии примером таких процессов может служить блок реакций, характеризующих свойства, например, металлов:

1. Взаимодействие щелочных или щелочноземельных металлов с водой:

2Na + 2Н₂O = 2NаОН + Н₂

2. Взаимодействие металлов с кислотами в растворе:

Zn + 2НСl = ZnСl₂ + Н₂

3. Взаимодействие металлов с солями в растворе:

Fе + СuSO₄ = FеSO₄ + Сu

4. Металлотермия:

2Аl + Сr₂O₃ → Аl₂O₃+ 2Сr

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. Другой пример - бромирование ароматического соединения (бензола, толуола, анилина).

1. Хлорирование метана (реакция протекает на свету или при высоких температурах)

CH₄+ Cl₂→ CH₃Cl + HCl

мктан→хлорметан

CH₃Cl+ Cl₂→ CH₂Cl₂+ HCl

мктан→хлорметан

CH₂Cl₂+ Cl₂→ CHCl₃+ HCl

мктан→хлорметан

CHCl₃+ Cl₂→ CCl₄+ HCl

мктан→хлорметан

2. Бромирование бензола

С₆Н₆ + Вr₂ → С₆Н₅Вr + НВr

бензол → бромбензол

Обратим внимание на особенность реакции замещения у органических веществ: в результате таких реакций образуются не простое и сложное вещество, как в неорганической химии, а два сложных вещества.

В органической химии к реакциям замещения относят и некоторые реакции между двумя сложными веществами, например нитрование бензола. Она формально является реакцией обмена. То, что это реакция замещения, становится понятным только при рассмотрении ее механизма.

3. Нитрование бензола
С₆Н₆ + HNO₃→ С₆Н₅NO₂+ Н₂O

бензол → нитробензол

4. 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, Н₂O).