Разновидности химических процессов и закономерности их протекания

Химическая реакция – одна из форм движения материи. В результате химической реакции происходят изменения св-в и структуры химических в-в: одно или несколько в-в превращаются в продукты реакции. Большинство химических реакций имеют стихийный характер. Некоторые химические процессы не удается осуществить, другие – трудно прекратить или трудно направить. 

Если исходные в-ва и продукты реакции находятся в одной фазе (жидкой, твердой или газообразной), то соответствующие реакции называются гомогенными.

Если исходные в-ва и продукты реакции находятся в разных фазах, то это – гетерогенные реакция (окисление любого металла кислородом). Гетерогенные реакции идут на границе фаз.

Реакции, которые состоят из нескольких элементарных реакций, называются сложными реакциями. Скорость сложной реакции определяется скоростью самой медленной стадии. Сложные реакции делятся на последовательные, параллельные, сопряженные и обратимые. При протекании в системе одновременно нескольких элементарных реакций каждая из них протекает самостоятельно.

Последовательные реакции состоят из ряда чередующихся элементарных стадий.

Параллельные реакции – совокупность параллельно происходящих элементарных реакций.

Сопряженные – реакции, в которых самопроизвольно идущая реакция вызывает протекание другой реакции. Эти реакции имеют исключительное значение для живых организмов: сопряженными являются реакции окисления продуктов питания в процессе пищеварения. Выделяемая в этих реакциях энергия используется для синтеза жизненно важных веществ: белков, нуклеиновых кислот …

Обратимые – реакции, которые при одних и тех же условиях могут идти в противоположных напрвлениях. 

Цепные реакции — это самоподдерживающиеся химические реакции, в результате которых первоначально появляющиеся продукты принимают участие в образовании новых продуктов. Цепные реакции протекают с большой скоростью и иногда со взрывом. В цепных реакциях различают три стадии: зарождение цепи, развитие цепи и обрыв цепи. На стадии зарождения цепи происходит oбpaзoвaние промежуточных продуктов, которыми могут быть атомы, ионы или нейтральные молекулы. На стадии развития цепи последовательно протекают реакции превращения и образования свободных радикалов. На стадии обрыва цепи происходит расходование промежуточных продуктов или их разрушение и прекращение реакции. Обрыв реакции может произойти самопроизвольно или под действием ингибито­ров. К цепным реакциям относятся, например, окисление органических веществ кислородом, окисление водорода, фосфора, серы, реакции между водородом и хлором, между водородом и бромом и т.д.

Горение — это химическая реакция, при которой происходит окисление веществ с выделением теплоты и света. Горение и, следовательно, окисление возможны и без участия кислорода. Например, водород сгорает (окисляет­ся) в газообразном хлоре и в парах брома, при этом соответственно образуются хлоро- и бромоводород. Для горения нужны горючее и окислитель. На практи­ке в качестве окислителя могут быть галогены, озон, пере-кисные соединения, нитросоединения и другие богатые кислородом соединения, а горючими — практически все органические вещества, многие металлы, водород.

Химические связи.

Химическая связь – это связь между атомам в молекуле или атомами разных молекул. Она осуществляется за счет взаимодействия электронов. Химическая связь обусловлена электромагнитным взаимодействием. Во всех своих проявлениях химическая связь является результатом перестройки внешних электронных оболочек связывающихся атомов одновременным образованием единого электронного облака, сопровождающимся понижением энергии всей системы. В зависимости от характера распределения электронной плотности в молекуле различают 3 основных типа химической связи: ковалентную, ионную и металлическую. Ковалентная химическая связь – это химическая связь, образуемая общей парой электронов, имеющих противоположные спины. Общая электронная пара образуется за счет перекрывания атомных орбиталей. Ковалентная связь является самой прочной из всех хим. связей. При обменном механизме образования ков. связи каждый атом дает по одному неспаренному электрону в общую пару. При донорно-акцепторном механизме один атом (донор) предоставляет в общее пользование электронную пару с внешнего электронного уровня, а другой атом (акцептор) предоставляет для это пары свободную орбиталь своего внешнего электронного уровня. Донорно-акцепторный механизм отличается от обменного только происхождением общей электронной пары, ответственной за химическую связь. Если общая электронная плотность расположена в молекуле симметрично относительно обоих атомов, то соответствующая ковалентная связь называется неполярной. Неполярная связь возникает между атомами с одинаково электроотрицательностью. Ковалентная связь называется полярной, если общая электронная плотность смещается к атому с большей электроотрицательностью, увеличивая его отрицательный заряд по сравнению с зарядом ядра. Полярность связи характеризуется векторной величиной – диполный момент связи. Вектор дипольного момента направлен от положительного заряда к отрицательному. Для образования наиболее прочной ковалентной связи реагирующие атомы ориентируются в направлении наибольшего перекрывания своих электронных орбиталей. Ионная связь – химическая связь, возникающая за счет электростатического притяжения между ионами, образованными путем полного смещения электронной пары к одному из двух взаимодействующих атомов. Ионная связь – это предельный случай ковалентной полярной связи. Она возникает между атомами элементов с наиболее выраженными металлическими св-вами (главная подгруппа 1-ой группы) и атомами элементов с наиболее выраженными неметаллическими св-вами (главная подгруппа 7 группы). Ионная связь образуется, если разность электроотрицательностей велика. Водородная связь. По прочности она слабее ковалентной. Она возникает, например, между молекулами воды. Водородная связь приводит к ассоциации молекул и является причиной аномально высоких температур плавления и кипения в-в, в которых она проявляется. Огромную роль водородные связи играют в химии белков. Они обеспечивают белкам вторичную и третичную структуры. Из-за невысокой прочности водородные связи легко возникают и легко разрываются, что является важным фактором для биологического процесса. Ван-дер-ваальсова связь. Она возникает за счет взаимодействия постоянных или наведенных дополнительных моментов молекул. Эти связи примерно на порядок слабее ковалентных. Металлическая связь – связь между положительными ионами в кристаллах металлов, осуществляемая за счет притяжения ими электронов, свободно перемещающихся по кристаллу.