Тема 18. Классификация химических реакций в неорганической и органической химии

Задание № 19 ЕГЭ посвящено классификации химических реакций, как неорганических, так и органических. Также потребуется вспомнить названия основных типов реакций.

По характеру процесса химические реакции в НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ классифицируют на:

– реакции соединения: реакции типа

 

А + В = АВ

 

Это реакции, в которых из двух более простых веществ образуется одно более сложное, например:

С + О₂ = СО₂

2SO₂ + О₂ = 2SO₃

CaO + H₂O = Ca(ОН)₂

 

– реакции разложения: реакции типа

 

АВ = А + В

 

Это реакции, в которых из одного более сложного вещества образуется несколько более простых, например:

 

2H₂O₂ = 2H₂O + O₂

Са(НСО₃)₂ = СаСО₃ + СО₂ + Н₂О

 

– реакции обмена: реакции типа

 

АВ + CD = АD + ВC

 

Это реакции, в которых два сложных по строению вещества обмениваются своими частями, например:

 

BaCl₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄ + 2NaCl

KOH + HNO₃ = KNO₃ + H₂O

К реакциям обмена относятся реакции нейтрализации, гидролиза солей и т.п.

– реакции замещения: реакции типа

 

АВ + C = АC + В

 

В неорганической химии, реакции замещения – это обычно окислительно-восстановительные реакции между простым и сложным веществом, например:

 

Ni + CuSO₄ = Cu + NiSO₄

2КI + Cl₂ → 2КCl + I₂

 

К этому типу относятся реакции между металлом и раствором соли другого металла, металлов с водой, кислотами и др.

 

По характеру процесса химические реакции в ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ классифицируют на:

– реакции замещения – взаимодействие двух веществ, при котором происходит замена одного атома (или группы атомов) в исходной молекуле, на другие атомы (или группы атомов). В реакциях замещения часть органической молекулы замещается на другие частицы, например:

 

СН₄ + Cl₂ = CH₃Cl + HCl

 

 

Н₃С–СН₂Cl + КОН водн. ® Н₃С–СН₂–ОН + КCl

 

В органической химии в реакцию замещения вступает основное сложное вещество и простое или сложное вещество, содержащее заместитель, в ходе реакции образуются два сложных вещества. Реакции замещения характерны для предельных и ароматических соединений.

– реакции присоединения – взаимодействие двух (или более) веществ с образованием одного вещества. Как правило, эти реакции – присоединение к основному органическому веществу небольшой молекулы другого вещества. Реакции присоединения характерны для непредельных соединений. Обычно реакции присоединения разделяют на:

реакции галогенирования – присоединение галогена, например:

 

Н₂С=СН₂ + Cl₂ ® Н₂ClС–СН₂Cl

 

реакции гидрирования или гидрогенизации – присоединение Н₂, например:

 

Н₂С=СН₂ + Н₂ ® Н₃С–СН₃

 

реакции гидрогалогенирования – присоединение галогенводородов, например:

Н₂С=СН₂ + НCl ® Н₃С–СН₂Cl

 

реакции гидратации – присоединение воды, например:

 

Н₂С=СН₂ + Н₂О ® Н₃С–СН₂–ОН

 

реакции полимеризации – соединение мономеров в полимеры, например:

 

 

– реакции отщепления (элиминирования) – отрыв атомов или групп атомов от молекулы исходного вещества при сохранении ее углеродного скелета. К этому типу относятся реакции, обратные реакциям присоединения – дегидрирование (дегидрогенизация), дегидратация, дегидрогалогенирование, например:

 

Н₃С–СН₃ ® Н₂С=СН₂ + Н₂

 

Н₃С–СН₂–ОН ® Н₂С=СН₂ + Н₂О

 

Н₃С–СН₂Cl + КОН спирт. ® Н₂С=СН₂ + КCl + Н₂О

 

– реакции изомеризации или перегруппировки, например:

 

– реакции разложения – из молекулы сложного органического вещества образуется несколько менее сложных или простых веществ, например:

 

СН₄ ® С + 2Н₂

 

По изменению степени окисления химические реакции классифицируют на:

– окислительно-восстановительные – протекающие с изменением степеней окисления:

 

2FeCl₃ + 2KI = 2FeCl₂ + I₂ + 2KCl

 

– не окислительно-восстановительные – протекающие без изменения степеней окисления:

NH₄Cl = NH₃ + HCl

 

По возможности протекать в обратном направлении химические реакции классифицируют на:

– обратимые –это реакции, которые могут протекать как в прямом, так и в обратном направлении. Продукты реакции могут в данных условиях реакции реагировать между собой с образованием исходных веществ. Надо помнить, что к обратимым реакциям относятся:

гидролиз солей (кроме необратимого гидролиза);

реакции этерификации;

реакции образования сероводорода и галогенводородов (кроме HF):

 

H₂ + S     H₂S

 

H₂ + Г₂     2HГ

 

реакции образования (разложения) карбоната кальция вЕГЭ считается обратимой (реально обратима эта реакция при высоких температурах):

 

 СаСО₃     СаО + СО₂

 

три реакции «главных химических синтезов ЕГЭ»:

 

CO + 2H₂     CH₃OH

 

3H₂ + N₂     NH₃

 

2SO₂ + O₂     2SO₃

 

многие другие реакции между газами.

– необратимые –это реакции, которые протекают только в прямом направлении. Продукты реакции не могут в данных условиях взаимодействовать между собой. К необратимым реакциям относятся:

горение;

растворение металлов в воде, кислотах, щелочах;

обменные реакции в растворе, протекающие с образованием осадка, газа или воды и некоторые другие.

По тепловому эффекту химические реакции классифицируют на:

– экзотермические – идущие с выделением тепла. Надо помнить, что экзотермическими являются:

реакции горения (взаимодействия с кислородом угля, органических веществ, водорода);

большинство реакций образования сложных веществ из простых (единственное исключение, которое надо запомнить – образование NO из простых веществ – эндотермическая реакция);

три реакции «главных химических синтезов ЕГЭ»: синтез метанола, синтез аммиака, окисление SO₂;

взаимодействие щелочных металлов с водой;

металлотермия и некоторые другие.

– эндотермические – идущие с поглощением тепла. Надо помнить, что эндотермическими являются:

большинство реакций разложения (например, разложение CaCO₃);

реакции, идущие при высокой температуре или под действием электрического разряда (образование О₃, NO, крекинг).

По наличию катализатора химические реакции классифицируют на:

– каталитические – для протекания реакции требуется присутствие катализатора. Катализатор – вещество, которое участвует в реакции, увеличивает скорость реакции, но в ее продукты не входит. Некоторые реакции в присутствии катализатора идут иначе, чем без него (см. разложение KClO₃ и окисление NH₃). Надо помнить, что к каталитическим относятся:

три реакции «главных химических синтезов ЕГЭ»: синтез метанола, синтез аммиака, окисление SO₂;

многие органические реакции.

– некаталитические – протекают без участия катализатора. Это реакции:

– горения;

– реакции в растворе и др.

По агрегатному состоянию участвующих в реакции веществ химические реакции классифицируют на:

– гомогенные – это реакции между газами и реакции в растворе. В случае гомогенных реакций частицы реагирующих веществ могут сталкиваться во всем объеме реакционной смеси.

– гетерогенные – это реакции между веществами в разных агрегатных состояниях (между газом и твердым веществом, между газом и жидкостью, между жидкостью и твердым веществом), а также между твердыми веществами и между нерастворимыми друг в друге жидкостями. В случае гетерогенной реакции взаимодействие частиц может осуществляться только на поверхности раздела между веществами.