Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

11.3: Типи неорганічних реакцій

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    23116

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

    Результати навчання

    • Класифікувати реакцію як комбінацію, розкладання, одноразову заміну, подвійну заміну або горіння.
    • Визначте, чи є реакція окислювально-відновною реакцією.
    • Прогнозуйте продукти і збалансуйте реакцію горіння.

    Багато хімічні реакції можна віднести до одного з п'яти основних типів. Маючи глибоке розуміння цих типів реакцій буде корисно для прогнозування продуктів невідомої реакції. П'ять основних типів хімічних реакцій - це комбінація, розкладання, одноразова заміна, подвійна заміна та горіння. Аналіз реагентів і продуктів даної реакції дозволить помістити його в одну з цих категорій. Деякі реакції впишуться в більш ніж одну категорію. Визначення реакції як одного з цих типів не виключає, що вона також є окислювально-відновною (окислювально-відновною) реакцією. Наприклад, багато комбіновані реакції також можна класифікувати як окислювально-відновну реакцію.

    Комбіновані реакції

    Комбінована реакція, також відома як реакція синтезу, - це реакція, в якій дві або більше речовин об'єднуються, утворюючи одну нову речовину. Комбіновані реакції також можна назвати реакціями синтезу. Загальна форма комбінованої реакції буває:

    \[\ce{A} + \ce{B} \rightarrow \ce{AB}\]

    Одним із прикладів комбінованої реакції є два елементи, що об'єднуються, утворюючи сполуку. Твердий натрій метал реагує з газом хлору на продукт твердого хлориду натрію.

    \[2 \ce{Na} \left( s \right) + \ce{Cl_2} \left( g \right) \rightarrow 2 \ce{NaCl} \left( s \right)\]

    Цю реакцію також можна класифікувати як окислювально-відновну реакцію через зміни станів окислення. Натрій переходить від 0 до +1 ступеня окислення, тоді як хлор переходить від 0 до\(-1\) ступеня окислення.

    Зверніть увагу, що для того, щоб правильно написати і збалансувати рівняння, важливо пам'ятати сім елементів, які існують в природі як двоатомні молекули (\(\ce{H_2}\)\(\ce{N_2}\)\(\ce{O_2}\),\(\ce{F_2}\),\(\ce{Cl_2}\),\(\ce{Br_2}\),, і\(\ce{I_2}\)).

    Одним з видів комбінованої реакції, яка часто виникає, є реакція елемента з киснем з утворенням оксиду. Метали і неметали обидва легко реагують з киснем в більшості умов. Магній реагує швидко і різко при запаленні, поєднуючись з киснем з повітря, утворюючи дрібний порошок оксиду магнію.

    \[2 \ce{Mg} \left( s \right) + \ce{O_2} \left( g \right) \rightarrow 2 \ce{MgO} \left( s \right)\]

    Реакції розкладання

    Реакція розкладання - це реакція, при якій з'єднання розпадається на два і більше більш простих речовин. Загальна форма реакції розкладання буває:

    \[\ce{AB} \rightarrow \ce{A} + \ce{B}\]

    Більшість реакцій розкладання вимагають введення енергії у вигляді тепла, світла або електрики.

    Бінарні сполуки - це сполуки, що складаються всього з двох елементів. Найпростіший вид реакції розкладання - це коли бінарне з'єднання розкладається на свої елементи. Оксид ртуті (II), червоне тверде тіло, розкладається при нагріванні з утворенням ртуті та газу кисню.

    \[2 \ce{HgO} \left( s \right) \rightarrow 2 \ce{Hg} \left( l \right) + \ce{O_2} \left( g \right)\]

    Реакція також вважається реакцією розкладання, навіть коли один або кілька продуктів все ще є сполукою. Карбонат металу розкладається на оксид металу і вуглекислий газ. Наприклад, карбонат кальцію розкладається на оксид кальцію і вуглекислий газ.

    \[\ce{CaCO_3} \left( s \right) \rightarrow \ce{CaO} \left( s \right) + \ce{CO_2} \left( g \right)\]

    Гідроксиди металів розкладаються при нагріванні з утворенням оксидів металів і води. Гідроксид натрію розкладається з утворенням оксиду натрію і води.

    \[2 \ce{NaOH} \left( s \right) \rightarrow \ce{Na_2O} \left( s \right) + \ce{H_2O} \left( g \right)\]

    Реакції одномісної заміни

    Реакція однозаміщення, також відома як реакція одного зміщення або заміщення, - це реакція, в якій один елемент замінює подібний елемент у з'єднанні. Загальна форма реакції однозаміщення буває:

    \[\ce{A} + \ce{BC} \rightarrow \ce{AC} + \ce{B}\]

    У цій загальній реакції елемент\(\ce{A}\) є металом і замінює елемент\(\ce{B}\), також метал, в з'єднанні. Коли елемент, який робить заміну, є неметалом, він повинен замінити інший неметал у з'єднанні, і загальне рівняння стає:

    \[\ce{Y} + \ce{XZ} \rightarrow \ce{XY} + \ce{Z}\]

    \(\ce{Y}\)є неметалом і замінює неметал\(\ce{Z}\) в з'єднанні з\(\ce{X}\).

    Магній є більш реактивним металом, ніж мідь. Коли смужка магнієвого металу поміщається у водний розчин нітрату міді (II), вона замінює мідь. Продукти реакції - водний нітрат магнію і твердий метал міді.

    \[\ce{Mg} \left( s \right) + \ce{Cu(NO_3)_2} \left( aq \right) \rightarrow \ce{Mg(NO_3)_2} \left( aq \right) + \ce{Cu} \left( s \right)\]

    Багато металів легко реагують з кислотами, і, коли вони це роблять, одним з продуктів реакції є газовий водень. Цинк вступає в реакцію з соляною кислотою з отриманням водного хлориду цинку і водню (див. Малюнок нижче).

    \[\ce{Zn} \left( s \right) + 2 \ce{HCl} \left( aq \right) \rightarrow \ce{ZnCl_2} \left( aq \right) + \ce{H_2} \left( g \right)\]

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Метал цинку реагує з соляною кислотою, щоб виділяти газ водню в реакції одноразової заміни.
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): На фото тут знаходиться близько 3 фунтів металу натрію, що вступає в реакцію з водою. Метал натрію енергійно реагує при падінні в ємність з водою, виділяючи водневий газ. Великий шматок натрію часто генерує стільки тепла, що водень буде запалюватися.

    Реакції подвійної заміни

    Реакція подвійного заміщення, також відома як подвійне зміщення, - це реакція, в якій позитивні та негативні іони двох іонних сполук обмінюються місцями, утворюючи дві нові сполуки. Загальна форма реакції подвійного заміщення - це:

    \[\ce{AB} + \ce{CD} \rightarrow \ce{AD} + \ce{CB}\]

    У цій реакції\(\ce{A}\) і\(\ce{C}\) знаходяться позитивно заряджені катіони, тоді як\(\ce{B}\) і\(\ce{D}\) є негативно зарядженими аніонами. Реакції подвійного заміщення зазвичай відбуваються між речовинами у водному розчині. Для того, щоб відбулася реакція, одним з продуктів зазвичай є твердий осад, газ або молекулярна сполука, така як вода.

    Осад утворюється в реакції подвійного заміщення, коли катіони одного з реагентів поєднуються з аніонами іншого реагенту, утворюючи нерозчинну іонну сполуку. При змішуванні водних розчинів йодистого калію і нітрату свинцю (II) відбувається наступна реакція.

    \[2 \ce{KI} \left( aq \right) + \ce{Pb(NO_3)_2} \left( aq \right) \rightarrow 2 \ce{KNO_3} \left( aq \right) + \ce{PbI_2} \left( s \right)\]

    Малюнок\(\PageIndex{3}\): При додаванні декількох крапель нітрату свинцю (II) в розчин йодистого калію в реакції подвійного заміщення відразу утворюється жовтий осад йодиду свинцю (II).

    Реакції горіння

    Реакція горіння - це реакція, при якій речовина реагує з газом кисню, виділяючи енергію у вигляді світла і тепла. Реакції горіння повинні залучати\(\ce{O_2}\) як один реагент. При згорянні газоподібного водню утворюється водяна пара (див. Малюнок нижче).

    \[2 \ce{H_2} \left( g \right) + \ce{O_2} \left( g \right) + 2 \ce{H_2O} \left( g \right)\]

    Зверніть увагу, що ця реакція також кваліфікується як комбінована реакція.

    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Гінденбург був наповнений воднем дирижабль, який зазнав аварії при спробі посадки в Нью-Джерсі в 1937 році. Водень тут же згорів у величезній вогненній кулі, знищивши дирижабль і вбивши 36 осіб. Хімічна реакція була простою: водень поєднувався з киснем для отримання води.

    Багато реакцій горіння відбуваються з вуглеводнем, сполукою, що складається виключно з вуглецю та водню. Продуктами згоряння вуглеводнів завжди є вуглекислий газ і вода. Багато вуглеводні використовуються в якості палива, оскільки їх згоряння виділяє дуже велику кількість теплової енергії. Пропан\(\left( \ce{C_3H_8} \right)\) - газоподібний вуглеводень, який зазвичай використовується як джерело палива в газових грилі.

    \[\ce{C_3H_8} \left( g \right) + 5 \ce{O_2} \left( g \right) \rightarrow 3 \ce{CO_2} \left( g \right) + 4 \ce{H_2O} \left( g \right)\]

    Приклад\(\PageIndex{1}\)

    Етанол можна використовувати як джерело палива в спиртовій лампі. Формула етанолу є\(\ce{C_2H_5OH}\). Напишіть збалансоване рівняння для згоряння етанолу.

    Рішення

    Крок 1: Плануйте проблему.

    Етанол і кисень є реагентами. Як і у випадку з вуглеводнем, продуктами згоряння спирту є вуглекислий газ і вода.

    Крок 2: Вирішіть.

    Напишіть рівняння скелета:\(\ce{C_2H_5OH} \left( l \right) + \ce{O_2} \left( g \right) \rightarrow \ce{CO_2} \left( g \right) + \ce{H_2O} \left( g \right)\)

    Збалансувати рівняння.

    \[\ce{C_2H_5OH} \left( l \right) + 3 \ce{O_2} \left( g \right) \rightarrow 2 \ce{CO_2} \left( g \right) + 3 \ce{H_2O} \left( g \right)\]

    Крок 3: Подумайте про свій результат.

    Реакції горіння повинні мати кисень як реагент. Зверніть увагу, що вода, яка виробляється, знаходиться в газовому стані, а не рідкому стані через високі температури, які супроводжують реакцію горіння.

    Додаткові ресурси

    Дописувачі та атрибуція