Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.4: Класифікація хімічних реакцій

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    17908

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Реакції, які ми розглядали в попередніх розділах, можна класифікувати на кілька простих типів. Організація реакцій таким чином корисна, оскільки це допоможе нам передбачити продукти невідомих реакцій. Існує безліч різних класифікацій хімічних реакцій, але тут ми зупинимося на наступних видах: синтез, розкладання, одноразова заміна і подвійна заміна. Крім того, ми побачимо, що деякі з цих реакцій включають зміни в числах окислення реагентів і продуктів; вони будуть називатися окислювально-відновними або «окислювально-відновними» реакціями.

    Перший тип реакції, який ми розглянемо, - це реакція синтезу (її ще називають комбінованою реакцією). У реакції синтезу елементи або сполуки проходять реакцію і об'єднуються, утворюючи єдину нову речовину. Реакція металу натрію з газом хлору для отримання хлориду натрію є прикладом реакції синтезу, де обидва реагенти є елементами.

    2 Na (s) + Сл 2 (г) → 2 NaCl (и)

    У цій реакції метал натрію і газ хлору об'єдналися, щоб отримати (синтезувати) більш складну молекулу - хлорид натрію. Іншим прикладом реакції синтезу, де сполуки беруть участь як реагенти, є реакція органічної молекули етена (молекули на основі вуглецю - покрита більшою глибиною в главі 14) з HBr для отримання органічної молекули брометану.

    У цьому прикладі дві молекулярні сполуки (органічна сполука, етен та бромід водню) об'єдналися, щоб отримати (синтезувати) нову молекулу - брометан. Аналогічним чином реакція синтезу може також включати елементи, що вступають в реакцію зі сполуками.

    У реакціях розкладання одна сполука буде руйнуватися з утворенням двох або більше нових речовин. Утворені речовини можуть бути елементами, сполуками або сумішшю як елементів, так і з'єднань. Два простих приклади реакцій розкладання наведені нижче.

    Cu 2 S (и) → 2 Cu (и) + S (и)

    СаСО 3 → СаО (и) + СО 2 (г)

    У реакції однозаміщення (її також називають реакцією одного зміщення) елемент і з'єднання будуть реагувати так, що їх елементи перемикаються. Іншими словами, елемент, як правило, зміщує інший елемент зсередини з'єднання. Як правило, метали замінять метали в сполуках, а неметали, як правило, замінюють неметали. Приклад одиночної реакції заміщення показаний нижче.

    Zn (и) + CuCl 2 (и) → ZnCl 2 (и) + Cu (и)

    У цьому прикладі елементарний цинк витіснив метал, мідь, з хлориду міді (II), утворюючи хлорид цинку та елементарну мідь. У реагентах цинк був елементарним, а в продуктах він присутній всередині з'єднання, хлориду цинку. Так само мідь була присутня в сполуці в реагентах і є елементарною в продуктах.

    В іншому прикладі метал заліза вступить в реакцію з водним розчином мідного купоросу, щоб дати метал міді і залізний (II) сульфат.

    Фе (и) + КуСо 4 (ак) → Cu (и) + FeSo 4 (aq)

    У цій реакції елементарне залізо замінює мідь в з'єднанні з сульфат-аніоном і утворюється елементарний метал міді; метал замінює метал. Тенденцію металів замінювати інші метали в реакціях одноразового заміщення часто називають серією активності. У серії активності, показаної нижче, будь-який метал замінить будь-який інший метал, який знаходиться праворуч від себе в серії. Таким чином, залізо замінить мідь, як показано вище, але мідний метал не замінить залізо з залізного купоросу (залізо активніше міді). Ряд активності корисний для прогнозування того, чи відбудеться дана реакція однієї заміщення чи ні. Відзначимо, що водень також включений в таблицю, хоча він взагалі не вважається «металом». У цій таблиці метали, які виникають до водню, реагуватимуть з кислотами з утворенням водневого газу та солей металів. Мідь, срібло, ртуть і золото менш активні, ніж водень і не будуть виділяти водень від простих кислот. Метали в групах I і II періодичної таблиці (Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr і Ba) настільки реактивні, що вони будуть безпосередньо реагувати з водою, щоб звільнити газ водню і утворювати гідроксиди металів. Їх, як правило, називають «активними металами».

    Ряд активності корисний для прогнозування того, чи відбудеться дана реакція однієї заміщення чи ні. Відзначимо, що водень також включений в таблицю, хоча він взагалі не вважається «металом». У цій таблиці метали, які виникають до водню, реагуватимуть з кислотами з утворенням водневого газу та солей металів. Мідь, срібло, ртуть і золото менш активні, ніж водень і не будуть виділяти водень від простих кислот. Метали в групах I і II періодичної таблиці (Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr і Ba) настільки реактивні, що вони будуть безпосередньо реагувати з водою, щоб звільнити газ водню і утворювати гідроксиди металів. Їх, як правило, називають «активними металами».

    Реакція подвійного заміщення (або подвійного витіснення) двох іонних сполук у водному розчині перемикають аніони і утворюють дві нові сполуки. Для того щоб хімічна реакція відбулася в реакції подвійного заміщення, одне з нових сполук, яке утворюється, повинно бути нерозчинним у воді, утворюючи твердий осад (або газ, який повинен бути покритий в главі 6). Якщо обидва нових сполуки, які утворюються, є водорозчинними, то ніякої реакції не відбулося. У реагентах було два катіони і два аніони в розчині, а в продуктах - ті ж два катіони і два аніони, в одному розчині; нічого не сталося. Приклад реакції подвійного заміщення показаний нижче.

    БакЛ 2 (ак) + Na 2 SO 4 (ак) → АСО 4 (и) + 2 NaCl (ак)

    У цій реакції утворюється твердий сульфат барію у вигляді осаду. Це хімічна зміна, і це дійсна хімічна реакція. Для того щоб передбачити, відбудеться реакція подвійного заміщення чи ні, потрібно розуміти правила прогнозування розчинності іонних сполук. Ці правила будуть розглянуті в наступному розділі, але не пов'язані з серіями діяльності, розглянутими вище.

    Таблиця 5.2 Серія активності для звичайних металів
    Лі > K > Ба > Ср > Са >
    ">Na > ">Мг > ">Аль > ">Мн > ">Zn >
    ">Фе > ">Компакт-диск > ">Ко > ">Ні > ">Сн >
    ">Пб > ">Ч > ">Куб > ">Ag > ">Hg >
    ">Au