Kjemiske reaksjonskarakteristikker, deler, typer, eksempler

Kjemiske reaksjonskarakteristikker, deler, typer, eksempler

De kjemiske reaksjoner Det er endringer som saken lider i bestilling av atomene sine, og finner sted når to forskjellige stoffer eller forbindelser kommer i kontakt. I prosessen endres endringer som kan oppfattes umiddelbart; for eksempel en økning i temperatur, kjøling, gassdannelse, blink eller nedbør av et fast stoff.

De vanligste kjemiske reaksjonene går ofte upåaktet hen i dagliglivet; Tusenvis av dem blir utført i kroppene våre. Andre er imidlertid mer synlige, fordi vi kan utføre dem på kjøkkenet ved å velge riktig redskaper og ingredienser; Bland for eksempel bikarbonat med eddik, smelsukker i vann eller surifiser saften av Colorad.

Reaksjonen av bikarbonat og eddik er et eksempel på tilbakevendende kjemisk reaksjon på kjøkkenet. Kilde: Kate ter Har (https: // www.Flickr.com/bilder/katerha/5703151566)

I laboratorier blir kjemiske reaksjoner mer vanlige og vanlige; Alle forekommer inne i Beaker (Beakers), eller Erlenmeyer -kolber. Hvis de har felles, er ingen enkle, fordi de skjuler kollisjoner, koblingsbrudd, mekanismer, koblingsdannelse, energi og kinetiske aspekter.

Det er kjemiske reaksjoner så påfallende at fans og forskere, som kjenner reagensens toksikologi og noen sikkerhetstiltak, reproduserer dem i store skalaer i fascinerende demonstrasjonshandlinger.

[TOC]

Kjemisk reaksjonskonsept

Kjemiske reaksjoner finner sted når det er brudd på en kobling (ionisk eller kovalent), slik at en annen dannes på plass; To atomer eller et sett av dem slutter å samhandle sterkt for å forårsake nye molekyler. Takket være dette kan de kjemiske egenskapene til en forbindelse, dens reaktivitet, stabilitet, med det den reagerer bestemmes.

I tillegg til å være ansvarlig for de kjemiske reaksjonene som saken stadig forvandles, uten atomene deres, forklarer de fremveksten av forbindelsene som vi kjenner dem.

For at koblingene skal brytes, kreves energi, og når koblingene dannes, frigjøres den. Hvis den absorberte energien er større enn den som frigjøres, sies det at reaksjonen er endotermisk; Vi har en omliggende kjøling. Selv om den som frigjøres er overlegen, vil det være en eksoterm reaksjon; Omgivelsene er oppvarmet.

Kjennetegn på kjemiske reaksjoner

Kinetikk

Teorimolekylene må samarbeide med hverandre og bære med seg nok kinetisk energi til å favorisere en lenkebrudd. Hvis kollisjonene dine er treg eller ineffektive, påvirkes den kjemiske reaksjonen kinetisk. Dette kan skje enten av de fysiske tilstandene til stoffene, eller ved geometrien eller strukturen av det samme.

I en reaksjon blir saken således transformert ved å absorbere eller frigjøre varme, mens de lider kollisjoner som favoriserer dannelsen av produkter; De viktigste komponentene i enhver kjemisk reaksjon.

Massebevaring

På grunn av massebevaringsloven forblir den totale massen av settet konstant etter en kjemisk reaksjon. Dermed er summen av de enkelte massene av hvert stoff lik massen til det oppnådde resultatet.

Fysiske endringer og/eller tilstandsendringer

Forekomsten av en kjemisk reaksjon kan ledsages av en tilstand av komponentene; det vil si en variasjon i den faste, flytende eller gassformige tilstanden til materialet.

Imidlertid antyder ikke alle endringer i tilstand en kjemisk reaksjon. For eksempel: Hvis vannet fordamper på grunn av varme, forblir vanndampen som produseres etter denne tilstanden av tilstanden vann.

Fargevariasjon

Blant de fysiske attributtene som følger av en kjemisk reaksjon, skiller endringen i fargen på reagensene kontra fargen på det endelige produktet ut.

Dette fenomenet er nevneverdig når man observerer den kjemiske reaksjonen av metaller med oksygen: når et metall oksideres, endrer det dens karakteristiske farge (gull eller sølv, som tilfellet kan være), for å bli en oransjerødd tone, kjent som rust.

Gassutgivelse

Denne egenskapen manifesteres som en bobling eller med utslipp av spesiell lukt.

Generelt vises bobler som et resultat av innsending av en væske ved høye temperaturer, noe som oppmuntrer til en økning i kinetisk energi fra molekylene som er en del av reaksjonen.

Temperaturendringer

I tilfelle varme er en katalysator av den kjemiske reaksjonen, vil en temperaturendring bli indusert i sluttproduktet. Derfor kan varmeinngang og utgang i prosessen også være et kjennetegn ved kjemiske reaksjoner.

Deler av en kjemisk reaksjon

Reagenser og produkter

En enhver kjemisk reaksjon er representert av en ligning av typen:

A + B → C + D

Hvor a og b er reaktantene, mens c og d produktene. Ligningen forteller oss at atomet eller molekylet A, reagerer med B for å forårsake produkter C og D. Dette er en irreversibel reaksjon, siden reaktanter ikke kan stamme fra produktene. I stedet er reaksjonen nedenfor reversibel:

A + B C + D

Det er viktig å understreke at massen til reaktantene (A+B) må være lik massen til produktene (C+D). Ellers ville ikke deigen bli bevart. På samme måte må antallet atomer for et gitt element være det samme før og etter pilen.

Over pilen indikerer noen spesifikasjoner for reaksjonen: temperaturen (Δ), forekomsten av ultrafiolett stråling (Hv), eller katalysatoren som ble brukt.

Kan servere deg: Klokkeglass

Reaksjon betyr

Når det gjelder liv og reaksjoner som oppstår i kroppene våre, er reaksjonsmediet vandig (AC). Imidlertid kan kjemiske reaksjoner utvikles i et hvilket som helst flytende medium (etanol, iseddik, toluen, tetrahydrofuran, etc.) så lenge reagensene er godt oppløst.

Containere eller reaktorer

Kontrollerte kjemiske reaksjoner forekommer i en beholder, det være seg et enkelt glassmateriale, eller i en reaktor i rustfritt stål.

Typer kjemiske reaksjoner

Typene kjemiske reaksjoner er basert på hva som skjer på molekylært nivå; Hva koblinger går i stykker og hvordan atomene ender opp med å bli med. Det blir også tatt i betraktning om arter får eller mister elektroner; Selv når dette skjer i de fleste kjemiske reaksjoner.

Her er de forskjellige typene kjemiske reaksjoner som finnes.

- Oksidasjonsreduksjon (Rédox)

Kobberoksidasjon

I eksemplet med patinaen finner en oksidasjonsreaksjon sted: metallkobber mister elektroner i nærvær av oksygen for å transformere til dets tilsvarende oksyd.

4CU (S) + O2(g) => cu2Du)

Kobberoksyd (I) fortsetter å oksidere for å gi kobberoksid (II):

2cu2Eller (er) + eller2 => 4cuo (er)

Denne typen kjemisk reaksjon der arter øker eller reduserer oksidasjonsnummeret (eller statusen), er kjent som oksidasjons- og reduksjonsreaksjon (Rédox).

Metallisk kobber med oksidasjonstilstand 0, mister først et elektron, og deretter det andre (oksiderer), mens oksygen forblir (det reduseres):

Cu => cu+ + og-

Cu+ => Cu2+ + og-

ENTEN2 + 2e- => 22-

Forsterkningen eller tapet av elektroner kan bestemmes ved å beregne oksidasjonstall for atomer i de kjemiske formlene til deres resulterende forbindelser.

For Cu2Eller, det er kjent at fordi det er et oksid, har det anion eller2-, Så for å holde de nøytraliserte belastningene, må hvert av de to kobberatomene ha +1 belastning. Veldig lik forekommer med CUO.

Kobber når oksidert skaffer seg positive oksidasjonstall; og oksygen, som skal reduseres, negative oksidasjonstall.

Jern og kobolt

Ytterligere eksempler for reaksjoner vises nedenfor. På samme måte vil det bli gitt en kort kommentar og endringer i oksidasjonstallene vil bli spesifisert.

FECL2 + COCL3 => Fecl3 + COCL2

Hvis oksidasjonstallene beregnes, vil det bemerkes at de av CL forblir med en konstant verdi på -1; Ikke slik, med troen og co.

Ved første øyekast har jern oksidert mens kobolt er redusert. Hvordan vite? Fordi jern samhandler nå ikke med to CL- Men med tre, er det mest elektronegative kloratomet enn jern og kobolt. På den annen side skjer det motsatte med kobolt: det går fra å samhandle med tre CL- til to av dem.

Hvis den forrige resonnementet ikke er klart, skrives de kjemiske ligningene for nettooverføring av elektroner:

Tro2+ => Tro3+ + og-

Co3+ + og- => Co2+

Derfor tro2+ Det oksiderer, mens CO3+ er redusert.

Jod og mangan

6kmno4 + 5ki + 18hcl => 6mncl2 + 5kio3 + 6kcl+ 9h2ENTEN

Kjemikaliet ovenfor kan virke komplisert, men det er ikke. Kloren (CL-) ikke oksygen (eller2-) Opplev gevinst eller tap av elektronene sine. Jod og mangan, ja.

Vurderer bare forbindelser med jod og mangan du har:

Ki => kio3 (Oksidasjonsnummer: -1 til +5, mister seks elektroner)

Kmno4 => Mcl2 (Oksidasjonsnummer: +7 til +2, vinner fem elektroner)

Jod oksiderer, mens mangan reduseres. Hvordan vite uten å beregne? Fordi jod går fra å være sammen med kalium for å samhandle med tre oksygen (mer elektronegativ); Og manganen mister i mellomtiden interaksjoner med oksygen for å være med klor (mindre elektronegativ).

Ki kan ikke miste seks elektroner hvis KMNO4 Vinn fem; Det er grunnen til at antall elektroner må balanseres i ligningen:

5 (ki => kio3 + 6e-)

6 (KMNO4 + 5e- => Mcl2)

Som gir opphav til en nettooverføring på 30 elektroner.

Forbrenning

Forbrenning er en kraftig og energisk oksidasjon der lys og varme frigjøres. Generelt deltar oksygen i denne typen kjemisk reaksjon som et oksidasjons- eller kombinasjonsmiddel; Mens det reduserende middelet er drivstoffet, som brenner på slutten av kontoen.

Der det er aske, var det forbrenning. Disse er sammensatt av kull- og metalloksider; Selv om sammensetningen logisk avhenger av hva drivstoffet var. Nedenfor er noen eksempler:

C (S) + O2(g) => co2(g)

2CO (g) + eller2(g) => 2co2(g)

C3H8(g) + 5o2(g) => 3CO2(g) + 4h2O (g)

Hver av disse ligningene tilsvarer komplette forbrenninger; Det vil si at alt drivstoffet reagerer med et overskudd av oksygen for å garantere dets komplette transformasjon.

Det skal også bemerkes at CO2 og h2Eller de er gassformige flertallsprodukter når kullsyreholdige kropper brenner (for eksempel tre, hydrokarboner og dyrevev). Det er uunngåelig at det dannes noen kullalotrop, på grunn av en oksygeninsuffisiens, så vel som mindre oksygenerte gasser som CO og ikke.

- Syntese

Grafisk representasjon av en synteseaksjon. Kilde: Gabriel Bolívar.

I det overlegne bildet vises en veldig enkel representasjon. Hver trekant er en forbindelse eller atom, som kommer sammen for å danne en enkelt forbindelse; To trekanter danner et parallellogram. Massene øker og de fysiske og kjemiske egenskapene til produktet er ofte veldig forskjellige fra reagensene deres.

Kan tjene deg: entalpi

For eksempel produserer forbrenningen av hydrogen (som også er en Rédox -reaksjon) hydrogenoksyd eller oksygenhydrid; Bedre kjent som Agua:

H2(g) + eller2(g) => 2H2O (g)

Ved å blande begge gassene, ved høy temperatur, forbrenner produserende gassvann. Avkjølte temperaturer, damper kondenserer for å gi flytende vann. Flere forfattere anser denne synteseaksjonen som et av de mulige alternativene for å erstatte fossilt brensel for å oppnå energi.

H-H og O = O-koblinger er ødelagt for å danne to nye enkle lenker: H-O-H. Vann, som kjent, er et uten sidestykke stoff (utover romantisk forstand), og dens egenskaper skiller seg ganske mye fra gassformig hydrogen og oksygen.

Ioniske forbindelser

Dannelsen av ioniske forbindelser fra elementene er også et eksempel på en synteseaksjon. En av de enkleste er dannelsen av metall halgenuros i gruppe 1 og 2. For eksempel syntese av kalsiumbromid:

CA (S) + BR2(L) => CABR2(S)

En generell ligning for denne typen syntese er:

M (s) + x2 => Mx2(S)

Koordinasjon

Når den dannede forbindelsen involverer et metallisk atom innen elektronisk geometri, sies det at det er et kompleks. I komplekser forblir metaller forenet med ligand av svake kovalente bindinger, og dannes ved koordinasjonsreaksjoner.

For eksempel har du komplekset [CR (NH3)6]3+. Dette dannes når CR -kation3+ er i nærvær av ammoniakkmolekyler, NH3, som fungerer som kromligander:

Cr3+ + 6nh3 => [CR (NH3)6]3+

Nedenfor er den resulterende koordinering oktaedronen rundt krommetallsenteret:

Koordinering oktaedron for komplekset. Kilde: Gabriel Bolívar.

Merk at krom 3+ belastning ikke er nøytralisert i komplekset. Fargen er lilla, og det er grunnen til at oktaedronen er representert med nevnte farge.

Noen komplekser er mer interessante, som for visse enzymer som koordinerer jern, sink og kalsiumatomer.

- Nedbrytning

Nedbrytning blir det motsatte av syntese: en forbindelse bryter seg inn i ett, to eller tre elementer eller forbindelser.

For eksempel er det følgende tre nedbrytninger:

2Hgo (S) => 2Hg (L) + O2(g)

2H2ENTEN2(L) => 2H2Eller (l) + o2(g)

H2Co3(ac) => co2(g) + h2Eller (l)

HGO er et rødlig fast stoff som ved varmehandling bryter inn i metallkvikksølv, svart væske og oksygen.

Hydrogenhydrogenperoksyd lider nedbrytning, og gir flytende vann og oksygen.

Og kullsyre, dekomponerer i mellomtiden i karbondioksid og flytende vann.

En mer "tørr" nedbrytning er den som er påført av metallkarbonater:

Tyv3(S) => Cao (S) + CO2(g)

Klasse Volcano

Møbler ammonium dikromat vulkan. Kilde: наталия [CC By-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]

En nedbrytningsreaksjon som har blitt brukt i kjemiklasser er den termiske nedbrytningen av ammoniumdikromat, (NH4)2Cr2ENTEN7. Dette oransje karcanogenalt saltet (så det skal håndteres med stor forsiktig2ENTEN3:

(NH4)2Cr2ENTEN7(S) => Cr2ENTEN3(S) + 4H2Eller (g) + n2(g)

- Forskyvning

Grafisk representasjon av en forskyvningsreaksjon. Kilde: Gabriel Bolívar.

Forskyvningsreaksjoner er en type reaksjon rédox der ett element fortrenger et annet i en forbindelse. Det fortrengte elementet ender opp med å redusere eller få elektroner.

For å forenkle det ovennevnte, vises det øvre bildet. Sirkler representerer et element. Det observeres at Lima Green Circle fortrenger den blå, og er på utsiden; Men ikke bare det, men den blå sirkelen er redusert i prosessen, og den til grønn lima oksideres.

Av hydrogen

For eksempel følgende kjemiske ligninger for å eksponere ovennevnte:

2al (S) + 6HCl (AC) => Alcl3(AC) + 3H2(g)

Zr (S) + 2H2Eller (g) => zro2(S) + 2H2(g)

Zn (S) + H2SW4(Ac) => Znso4(AC) + H2(g)

Hva er det fordrevne elementet for disse tre kjemiske reaksjonene? Hydrogen, som reduseres til molekylært hydrogen, h2; passerer fra et oksidasjonsnummer på +1 til 0. Legg merke til at aluminium, zirkonium og sinkmetaller kan fortrenge hydrogener av syrer og vann; Mens kobber, sølv eller gull kan ikke.

Metaller og halogen

På samme måte er disse to ekstra forskyvningsreaksjonene tilgjengelige:

Zn (S) + CUO4(ac) => cu (s) + znso4(AC)

Cl2(g) + 2nai (ac) => 2NaCl (ac) + i2(S)

I den første reaksjonen fortrenger sink det mindre aktive metallkobberet; Sink oksiderer mens kobber reduseres.

I den andre reaksjonen, derimot, fortrenger klor, mer reaktivt element enn jod, fortrenger sistnevnte i natriumsalt. Her oppstår bakover: Det mest reaktive elementet reduseres ved å oksidere det fortrengte elementet; Derfor reduseres klor oksiderende til jod.

- Gassdannelse

I reaksjonene kunne det sees at flere av dem genererte gasser, og derfor kommer de også inn i denne typen kjemisk reaksjon. På samme måte regnes reaksjonene fra forrige seksjon, hydrogenforskyvningen med et aktivt metall, ansett som gassdannelsesreaksjoner.

Kan tjene deg: Dodecil natriumsulfat (SDS): struktur, egenskaper, bruk

I tillegg til de som allerede er nevnte, frigjør metallsulfider, for eksempel hydrogensulfid (som lukter råtne egg) når saltsyre tilsettes:

Na2S (S) + 2HCl (AC) => 2NaCl (AC) + H2S (g)

- Metahese eller dobbel forskyvning

Grafisk representasjon av en dobbel forskyvningsreaksjon. Kilde: Gabriel Bolívar.

I reaksjonen av metatese eller dobbel forskyvning er det som skjer en endring av par uten elektronoverføringer; det vil si at det ikke regnes som en reaksjon rédox. Som det kan sees i det overlegne bildet, bryter den grønne sirkelen koblingen til mørkeblå for å koble til den lyseblå sirkelen.

Nedbør

Når interaksjonene mellom et av parene er sterke nok til å overvinne væskesolverasjonseffekten, oppnås et bunnfall. Følgende kjemiske ligninger representerer nedbørreaksjoner:

Agno3(AC) + NaCl (AC) => AgCl (S) + Nano3(AC)

Cacl2(AC) + Na2Co3(Ac) => Caco3(S) + 2NaCl (AC)

I den første reaksjonen CL- fortrenger nei3- Å danne sølvklorid, Agcl, som er et hvitt bunnfall. Og i den andre reaksjonen, CO32- fortrenger CL- Å utfelle kalsiumkarbonat.

Basisyre

Kanskje er den mest emblematiske med metathanese -reaksjoner den av nøytraliseringsbasisyre. Til slutt vises to basesyre -reaksjoner som eksempler:

HCl (AC) + NaOH (AC) => NaCl (AC) + H2Eller (l)

2HCL (AC) + BA (OH)2(Ac) => bacl2(AC) + 2H2Eller (l)

ÅH- De flytter til CL- Å danne vann og kloridsalter.

Eksempler på kjemiske reaksjoner

Nedenfor og så vil det nevnes noen kjemiske reaksjoner med deres respektive ligninger og kommentarer.

Forskyvning

Zn (S) + agno3(AC) → 2AG (S) + Zn (nei3)2(AC)

Sink fortrenger sølv i nitratsaltet: det reduserer AG+ En ag. Som et resultat begynner metallsølv å utfelle i midten, observert ved et mikroskop som sølvfrie trær. På den annen side er nitrat kombinert med Zn -ioner2+ noe som resulterer i å danne sinknitrat.

Nøytralisering

Tyv3(S) + 2HCl (AC) → CACL2(AC) + H2Eller (l) + co2(g)

Saltsyre nøytraliserer kalsiumkarbonatsalt for å produsere salt, kalsiumklorid, vann og karbondioksid. Co2 bobler og oppdages i vannet. Denne bubben3.

NH3(g) + HCl (g) → NH4CL (S)

I denne andre reaksjonen nøytraliserer HCl -damper den gassformige ammoniakk. Salt ammoniumklorid, NH4CL, dannes som en hvitaktig røyk (nedre bilde), da den inneholder veldig fine partikler suspendert i luften.

Ammoniumkloridtreningsreaksjon. Kilde: Adam Rędzikowski [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]

Dobbel forskyvning

Agno3(AC) + NaCl (AC) → AgCl (S) + Nano3(AC)

I en dobbel forskyvningsreaksjon er det en utveksling av "par". Sølv endrer et par med natrium. Resultatet er at det nye saltet, sølvkloridet, AgCl, utfeller som et melkeaktig fast stoff.

Rédox

I den kjemiske reaksjonen blir bjeffende hundvarme, lyd og blått lys frigjøres. Kilde: Maxim Bilovitskiy via Wikipedia.

Det er utallige reaksjoner Rédox. Noe av det mest imponerende er Barkin Dog:

8 n2Eller (g) + 4 cs2(L) → S8(S) + 4 CO2(g) + 8 n2(g)

Energien som frigjøres er så mye når de tre stabile produktene dannes, at en blåaktig blitz (overlegen bilde) og en rungende økning i trykket forårsaket av gassene oppsto (CO2 og n2).

Og dessuten er alt dette ledsaget av en veldig sterk lyd som ligner bjeffing av en hund. Svovel produsert, S8, Dekk gult de indre veggene i røret.

Hvilken art som er redusert og som er oksidert? Som en generell regel har elementene oksidasjonsnummer 0. Derfor må svovel og nitrogen i produkter være arten som fikk eller mistet elektroner.

Svovel oksiderte (tapte elektroner), ettersom det hadde oksidasjonsnummer -2 i CS2    (C4+S22-):

S2- → S0 + 2e-

Mens nitrogen ble redusert (vant elektroner), fordi det hadde oksidasjonsnummer +1 i n2Eller (n2+ENTEN2-):

2n+  + 2E → n0

Løst kjemiske reaksjonsøvelser

- Oppgave 1

Hva salt presipiterer i neste reaksjon i vandig medium?

Na2S (ac) + feso4(AC) →?

Som en generell regel, alle sulfider, bortsett fra dannet med alkaliske og ammoniummetaller, presipiterer i vandig medium. En dobbel forskyvning oppstår: jern binder seg til sulfid, og natrium med sulfat:

Na2S (ac) + feso4(AC) → Fes (S) + Na2SW4(AC)

- Oppgave 2

Hvilke produkter vil vi få fra følgende reaksjon?

Stemple3)2 + CA (OH)2 →?

Kalsiumhydroksyd er ikke veldig løselig i vann; Men tilsetningen av kobbernitrat hjelper med å solubilisere det fordi det reagerer på å danne det tilsvarende hydroksydet:

Stemple3)2(AC) + CA (OH)2(AC) → Cu (OH)2(S) + CA (nei3)2(AC)

CU (OH)2 Det gjenkjennes øyeblikkelig for å være et blått bunnfall.

- Øvelse 3

Hvilket salt vil oppstå i neste nøytraliseringsreaksjon?

Al (å)3(S) + 3HCl (AC) → ¿¿?

Aluminiumhydroksyd oppfører seg som en base som reagerer med saltsyre. I en reaksjon av syre-base-nøytralisering (fra Brnsted-Lowry) dannes alltid vann, så det andre produktet må være aluminiumklorid, ALCL3:

Al (å)3(S) + 3HCl (AC) → ALLL3(AC) + 3H2ENTEN

Denne gangen ALCL3 Det faller ikke ut fordi det er et salt (til en viss grad) oppløselig i vann.

Referanser

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi. (8. utg.). Cengage Learning.
  2. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
  3. Ana Zita. (18. november 2019). Kjemiske reaksjoner. Gjenopprettet fra: Todamateria.com
  4. Kashyap Vyas. (23. januar 2018). 19 kule kjemiske reaksjoner som viser vitenskap er falkende. Gjenopprettet fra: Interessantengineering.com
  5. Vakkerkjemi.nett (s.F.). Reaksjon. Gjenopprettet fra: BeautifulChemistry.nett
  6. Wikipedia. (2019). Kjemisk reaksjon. Hentet fra: i.Wikipedia.org