Daugelis procesų, be kurių neįsivaizduojamas mūsų gyvenimas (pvz., kvėpavimas, virškinimas, fotosintezė ir panašiai), yra susiję su įvairiomis organinių (ir neorganinių) junginių cheminėmis reakcijomis. Pažvelkime į pagrindinius jų tipus ir išsamiau pakalbėkime apie procesą, vadinamą sujungimu (pridėjimu).
Kas yra cheminė reakcija
Pirmiausia verta pateikti bendrą šio reiškinio apibrėžimą. Nagrinėjama frazė reiškia įvairias įvairaus sudėtingumo medžiagų reakcijas, dėl kurių susidaro kitokie nei pirminiai produktai. Šiame procese dalyvaujančios medžiagos vadinamos „reagentais“.
Raštu organinių (ir neorganinių) junginių cheminė reakcija užrašoma naudojant specializuotas lygtis. Išoriškai jie yra šiek tiek panašūs į matematinius pridėjimo pavyzdžius. Tačiau vietoj lygybės ženklo ("=") naudojamos rodyklės ("→" arba "⇆"). Be to, dešinėje lygties pusėje kartais gali būtidaugiau medžiagų nei kairėje. Viskas prieš rodyklę yra medžiagos prieš prasidedant reakcijai (kairėje formulės pusėje). Viskas po jo (dešinėje pusėje) yra junginiai, susidarę dėl įvykusio cheminio proceso.
Kaip cheminės lygties pavyzdį galime apsvarstyti vandens skilimo į vandenilį ir deguonį reakciją veikiant elektros srovei: 2H2O → 2H 2 ↑ + O2↑. Vanduo yra pradinis reagentas, o deguonis ir vandenilis yra produktai.
Kitu, bet sudėtingesniu junginių cheminės reakcijos pavyzdžiu galime laikyti reiškinį, pažįstamą kiekvienai šeimininkei, bent kartą kepusiai saldumynus. Mes kalbame apie sodos gesinimą stalo actu. Vykdomą veiksmą iliustruoja tokia lygtis: CO2↑ + H2O. Iš to aišku, kad natrio bikarbonato ir acto sąveikos procese susidaro acto rūgšties natrio druska, vanduo ir anglies dioksidas.
Pagal savo pobūdį cheminiai procesai yra tarpiniai tarp fizinių ir branduolinių.
Skirtingai nei pirmieji, cheminėse reakcijose dalyvaujantys junginiai gali keisti savo sudėtį. Tai yra, iš vienos medžiagos atomų gali susidaryti keli kiti, kaip nurodyta aukščiau pateiktoje vandens skilimo lygtyje.
Skirtingai nei branduolinės reakcijos, cheminės reakcijos neturi įtakos sąveikaujančių medžiagų atomų branduoliams.
Kokie yra cheminių procesų tipai
Junginių reakcijų pasiskirstymas pagal tipus vyksta pagal skirtinguskriterijai:
- Grąžinama / negrįžtama.
- Katalizinių medžiagų ir procesų buvimas / nebuvimas.
- Dėl šilumos sugerties / išleidimo (endoterminė / egzoterminė reakcija).
- Pagal fazių skaičių: vienalytės/heterogeninės ir dvi hibridinės veislės.
- Keisdami sąveikaujančių medžiagų oksidacijos būsenas.
Cheminių procesų tipai neorganinėje chemijoje pagal sąveikos metodą
Šis kriterijus yra ypatingas. Jos pagalba išskiriamos keturios reakcijų rūšys: sujungimas, pakeitimas, skilimas (skilimas) ir mainai.
Kiekvieno iš jų pavadinimas atitinka aprašytą procesą. Tai yra, junginyje medžiagos jungiasi, pakaitalai - keičiasi į kitas grupes, vieno reagento skaidymosi metu susidaro keli, o keičiantis reakcijos dalyviai keičia atomus tarpusavyje.
Procesų tipai pagal sąveikos metodą organinėje chemijoje
Nepaisant didelio sudėtingumo, organinių junginių reakcijos vyksta tuo pačiu principu kaip ir neorganinių. Tačiau jų pavadinimai šiek tiek skiriasi.
Taigi, derinimo ir skilimo reakcijos vadinamos „pridėjimu“, taip pat „skilimu“(eliminacija) ir tiesioginiu organiniu skaidymu (šiame chemijos skyriuje yra dviejų tipų skaidymo procesai).
Kitos organinių junginių reakcijos yra pakeitimas (pavadinimas nesikeičia), pertvarkymas (keitimas) irredokso procesai. Nepaisant jų mechanizmų panašumo, jie yra universalesni organinėse medžiagose.
Sudėtinė cheminė reakcija
Atsižvelgiant į įvairius procesus, kuriuos medžiagos dalyvauja organinėje ir neorganinėje chemijoje, verta panagrinėti šį junginį išsamiau.
Ši reakcija skiriasi nuo visų kitų tuo, kad, nepriklausomai nuo reagentų skaičiaus pradžioje, finale jie visi susijungia į vieną.
Kaip pavyzdį galime prisiminti kalkių gesinimo procesą: CaO + H2O → Ca(OH)2. Tokiu atveju įvyksta kalcio oksido (negreidintųjų kalkių) ir vandenilio oksido (vandens) derinio reakcija. Dėl to susidaro kalcio hidroksidas (gesintos kalkės) ir išsiskiria šilti garai. Beje, tai reiškia, kad šis procesas tikrai egzoterminis.
Sudėtinės reakcijos lygtis
Schemiškai nagrinėjamą procesą galima pavaizduoti taip: A+BV → ABC. Šioje formulėje ABV yra naujai suformuota sudėtinga medžiaga, A yra paprastas reagentas, o BV yra sudėtingo junginio variantas.
Verta pažymėti, kad ši formulė būdinga ir prisijungimo bei prisijungimo procesui.
Nagrinėjamos reakcijos pavyzdžiai yra natrio oksido ir anglies dioksido sąveika (NaO2 + CO2↑ (t 450 -550 ° С) → Na2CO3), taip pat sieros oksidas su deguonimi (2SO2+ O 2↑ → 2SO3).
Be to, keletas sudėtingųjungtys: AB + VG → ABVG. Pavyzdžiui, visi tie patys natrio oksidai ir vandenilio oksidai: NaO2 +Н2О → 2NaOH
Reakcijos sąlygos neorganiniuose junginiuose
Kaip parodyta ankstesnėje lygtyje, į nagrinėjamą sąveiką gali patekti įvairaus sudėtingumo medžiagos.
Šiuo atveju paprastiems neorganinės kilmės reagentams galimos junginio redokso reakcijos (A + B → AB).
Kaip pavyzdį galime apsvarstyti geležies chlorido gavimo procesą. Tam atliekama sudėtinė chloro ir geležies (geležies) reakcija: 3Cl2↑ + 2Fe → 2FeCl3.
Jei kalbame apie sudėtingų neorganinių medžiagų (AB + VG → ABVG) sąveiką, jose gali vykti procesai, kurie turi įtakos ir nedaro įtakos jų valentingumui.
Kaip tai iliustruoja, apsvarstykite kalcio bikarbonato susidarymo iš anglies dioksido, vandenilio oksido (vandens) ir b alto maistinio dažiklio E170 (kalcio karbonato) pavyzdį: CO2 ↑ + H 2O +CaCO3 → Ca(CO3) 2. Šiuo atveju vyksta klasikinė sudėtinė reakcija. Jį įgyvendinant, reagentų valentingumas nekinta.
Šiek tiek tobulesnė (nei pirmoji) cheminė lygtis 2FeCl2 + Cl2↑ → 2FeCl3 yra redokso proceso pavyzdys, kai sąveikauja paprasta ir sudėtinga neorganinė medžiagareagentai: dujos (chloras) ir druska (geležies chloridas).
Sidėjimo reakcijų tipai organinėje chemijoje
Kaip jau minėta ketvirtoje pastraipoje, organinės kilmės medžiagose nagrinėjama reakcija vadinama „pridėjimu“. Paprastai jame dalyvauja sudėtingos medžiagos, turinčios dvigubą (arba trigubą) jungtį.
Pavyzdžiui, dibromo ir etileno reakcija, dėl kurios susidaro 1,2-dibrometanas: (C2H4) CH 2=CH2 + Br2 → (C₂H₄Br₂) BrCH2 - CH2Br. Beje, ženklai, panašūs į lygybę ir minusą ("=" ir "-") šioje lygtis rodo ryšius tarp junginio atomų. Tai yra organinių medžiagų formulių rašymo ypatybė.
Priklausomai nuo to, kuris iš junginių veikia kaip reagentas, svarstomos kelios pridėjimo proceso rūšys:
- Hidrinimas (vandenilio molekulės H pridedamos išilgai daugialypės jungties).
- Hidrohalogeninimas (pridedamas hidrohalogeninimas).
- Halogeninimas (halogenų pridėjimas Br2, Cl2↑ ir panašiai).
- Polimerizacija (didelės molekulinės masės medžiagų susidarymas iš kelių mažos molekulinės masės junginių).
Pridėjimo reakcijos pavyzdžiai (junginys)
Išvardijus nagrinėjamo proceso atmainas, verta praktiškai išmokti kai kurių sudėtinės reakcijos pavyzdžių.
Kaip hidrinimo pavyzdys, galiteatkreipkite dėmesį į propeno sąveikos su vandeniliu lygtį, dėl kurios atsiras propanas: (С3Н6↑)-CH=CH2↑ + N2↑ → (C3N8↑) CH3-CH2-CH3↑.
Organinėje chemijoje tarp druskos rūgšties (neorganinės medžiagos) ir etileno gali įvykti junginio (pridėjimo) reakcija, susidarant chloretanui: (C2H4↑) CH2=CH2↑ + HCl → CH3- CH2-Cl (C2H5Cl). Pateikta lygtis yra hidrohalogeninimo pavyzdys.
Kalbant apie halogeninimą, tai galima iliustruoti dichloro ir etileno reakcija, dėl kurios susidaro 1,2-dichloretanas: (C2H4↑) CH2=CH2 + Cl2↑ → (C₂H₄Cl₂) ClCH 2-CH2Cl.
Dėl organinės chemijos susidaro daug naudingų medžiagų. Etileno molekulių jungimosi (pridėjimo) reakcija su radikaliu polimerizacijos iniciatoriumi veikiant ultravioletiniams spinduliams yra tai patvirtinimas: n CH2 =CH2 (R ir UV šviesa) → (-CH2-CH2-)n. Tokiu būdu susidariusią medžiagą kiekvienas žmogus gerai žino polietileno pavadinimu.
Įvairių tipų pakuotės, maišeliai, indai, vamzdeliai,šildančios medžiagos ir daug daugiau. Šios medžiagos bruožas yra galimybė ją perdirbti. Polietilenas savo populiarumą nulemia tai, kad jis nesuyra, todėl aplinkosaugininkai jį vertina neigiamai. Tačiau pastaraisiais metais buvo rastas būdas saugiai išmesti polietileno gaminius. Tam medžiaga apdorojama azoto rūgštimi (HNO3). Po to tam tikros bakterijų rūšys gali suskaidyti šią medžiagą į saugius komponentus.
Ryšio reakcija (prisirišimas) vaidina svarbų vaidmenį gamtoje ir žmogaus gyvenime. Be to, jį dažnai naudoja mokslininkai laboratorijose, norėdami sintetinti naujas medžiagas įvairiems svarbiems tyrimams.