• Kas yra cheminė reakcija?
• Fizikiniai ir cheminiai medžiagos pokyčiai
• Cheminės reakcijos charakteristikos
• Kaip vaizduojama cheminė reakcija?
• Cheminių reakcijų rūšys ir pavyzdžiai
• Cheminių reakcijų svarba
• Cheminės reakcijos greitis

Paaiškiname, kas yra cheminė reakcija, egzistuojančios rūšys, jų greitis ir kitos savybės. Taip pat fiziniai ir cheminiai pokyčiai.

Cheminės reakcijos keičia medžiagų molekulinę sudėtį.

Kas yra cheminė reakcija?

Cheminės reakcijos (taip pat vadinamos cheminiai pokyčiai arba cheminiai reiškiniai) yra termodinaminiai transformacijos procesai reikalas. Šiose reakcijose dalyvauja du ar daugiau medžiagų (reagentai arba reagentai), kurie proceso metu labai pasikeičia ir gali sunaudoti arba išsiskirti Energija sukurti dvi ar daugiau medžiagų, vadinamų Produktai.

Kiekviena cheminė reakcija vyksta cheminiu būdu, keičiant jos struktūrą ir molekulinę sudėtį (skirtingai nei Fiziniai pokyčiai kurie turi įtakos tik jo formai arba Sumavimo būsena). Cheminiai pokyčiai paprastai sukuria naujas medžiagas, kurios skiriasi nuo to, ką turėjome pradžioje.

Cheminės reakcijos gali vykti spontaniškai gamtoje (be žmogaus įsikišimo) arba jas gali sukelti žmonės laboratorijoje kontroliuojamomis sąlygomis.

Daugelis medžiagų, kurias naudojame kasdien, yra gaunamos pramoniniu būdu iš paprastesnių medžiagų, sujungtų vienos ar kelių cheminių reakcijų metu.

Fizikiniai ir cheminiai medžiagos pokyčiai

Fiziniai medžiagos pokyčiai yra tie, kurie pakeičia jos formą nekeičiant sudėties, tai yra, nekeičiant nagrinėjamos medžiagos rūšies.

Šie pokyčiai yra susiję su medžiagos agregacijos būsenos pokyčiais (kietas, skystis, dujinis) ir kitas fizines savybes (spalva, tankis, magnetizmasir tt).

Fiziniai pokyčiai paprastai yra grįžtami, nes keičia medžiagos formą ar būseną, bet ne jos sudėtį. Pavyzdžiui, kai verda Vanduo Mes galime skystį paversti dujomis, tačiau susidarančius garus vis tiek sudaro vandens molekulės. Jei užšaldome vandenį, jis tampa kietas, bet chemiškai vis tiek yra ta pati medžiaga.

Dėl cheminių pokyčių pasiskirstymas ir sukibimas keičiasi atomai medžiagos, siekiant, kad jos būtų sujungtos skirtingai, taip gaunamos medžiagos, kurios skiriasi nuo pradinių, nors visada tos pačios proporcijaKadangi materija negali būti sukurta ar sunaikinta, tik transformuojama.

Pavyzdžiui, jei sureaguosime su vandeniu (H2O) ir kaliu (K), gausime dvi naujas medžiagas: kalio hidroksidą (KOH) ir vandenilį (H2). Tai reakcija, kuri paprastai išskiria daug energijos, todėl yra labai pavojinga.

Cheminės reakcijos charakteristikos

Cheminės reakcijos paprastai yra negrįžtami procesai, tai yra, jos susiformuoja arba sunaikinamos cheminiai ryšiai tarp molekules reagentų, dėl kurių prarandama arba padidėja energija.

Vykstant cheminei reakcijai medžiaga giliai virsta, nors kartais šios perkomponavimo plika akimi nepavyksta pamatyti. Vis dėlto reagentų proporcijas galima išmatuoti, o tai sprendžiama stechiometrija.

Kita vertus, vykstant cheminėms reakcijoms susidaro tam tikri produktai, priklausomai nuo reagentų pobūdžio, bet taip pat ir nuo sąlygų, kuriomis vyksta reakcija.

Kitas svarbus cheminių reakcijų klausimas yra greitis, kuriuo jos vyksta, nes jų greičio kontrolė yra būtina norint jas naudoti industrija, medicina ir kt. Šia prasme yra būdų, kaip padidinti arba sumažinti cheminės reakcijos greitį.

Pavyzdys yra katalizatorių, medžiagų, kurios padidina cheminių reakcijų greitį, naudojimas. Šios medžiagos reakcijose nedalyvauja, jos tik kontroliuoja jų atsiradimo greitį. Taip pat yra medžiagų, vadinamų inhibitoriais, kurios naudojamos taip pat, bet sukelia priešingą poveikį, tai yra, sulėtina reakcijas.

Kaip vaizduojama cheminė reakcija?

Cheminės reakcijos vaizduojamos cheminėmis lygtimis, ty formules kuriame aprašomi dalyvaujantys reagentai ir gauti produktai, dažnai nurodant tam tikras reakcijai būdingas sąlygas, pvz., šilumos, katalizatorių, šviesos ir kt.

Pirmąją istorijoje cheminę lygtį 1615 m. sukūrė Jeanas Beginas, viename iš pirmųjų traktatų apie chemija, Tirocinium Chymicum. Šiandien jie yra bendras mokymas ir jų dėka mes galime lengviau įsivaizduoti, kas vyksta tam tikroje reakcijoje.

Bendras būdas pavaizduoti cheminę lygtį yra toks:

Kur:

• A ir B yra reagentai.
• C ir D yra produktai.
• į, b, c Y d yra stechiometriniai koeficientai (tai skaičiai, rodantys reagentų ir produktų kiekį), kurie turi būti sureguliuoti taip, kad kiekvieno elemento kiekis reagentuose ir produktuose būtų vienodas. Tokiu būdu įvykdomas Masių išsaugojimo įstatymas (kuris nustato, kad masė ji nėra nei sukurta, nei sunaikinta, ji tik transformuojasi).

Vykstant cheminei reakcijai, atomai persitvarko ir susidaro naujos medžiagos.

Cheminių reakcijų rūšys ir pavyzdžiai

Cheminės reakcijos gali būti klasifikuojamos pagal reaguojančių medžiagų tipą. Pagal tai galima atskirti neorganines chemines reakcijas ir organines chemines reakcijas. Tačiau pirmiausia svarbu žinoti kai kuriuos simbolius, kurie naudojami šioms reakcijoms pavaizduoti naudojant chemines lygtis:

Neorganinės reakcijos. Įtraukti neorganiniai junginiai, ir gali būti klasifikuojami taip:

• Pagal transformacijos tipą.
  • Sintezės arba sudėjimo reakcijos. Dvi medžiagos susijungia ir susidaro skirtinga medžiaga. Pavyzdžiui:
    
  • Skilimo reakcijos. Medžiaga skyla į paprastus komponentus arba viena medžiaga reaguoja su kita ir skyla į kitas medžiagas, kuriose yra jos komponentų. Pavyzdžiui:
    
  • Poslinkio arba pakeitimo reakcijos. Junginys ar elementas junginyje užima kito vietą, jį pakeičiant ir paliekant laisvą. Pavyzdžiui:
    
  • Dvigubo pakeitimo reakcijos. Du reagentai keičiasi junginiais arba cheminiai elementai tuo pačiu metu. Pavyzdžiui:
    
• Pagal keičiamos energijos rūšį ir formą.
  • Endoterminės reakcijos. Šiluma sugeriama, todėl gali įvykti reakcija. Pavyzdžiui:
    
  • Egzoterminės reakcijos. Kai vyksta reakcija, išsiskiria šiluma. Pavyzdžiui:
    
  • Endoliumininės reakcijos. Reikia šviesa kad reakcija įvyktų. Pavyzdžiui: fotosintezė.
    
  • Išskirtinės reakcijos. Reakcijai įvykus sklinda šviesa. Pavyzdžiui:
    
  • Endoelektrinės reakcijos. Reikia elektros energija kad reakcija įvyktų. Pavyzdžiui:
    
  • Egzoelektrinės reakcijos. Vykstant reakcijai išsiskiria arba susidaro elektros energija. Pavyzdžiui:
    

    

• Pagal reakcijos greitį.
  • Lėtos reakcijos Sunaudojamų reagentų ir susidarančių produktų kiekis per tam tikrą laiką yra labai mažas. Pavyzdžiui: geležies oksidacija. Tai lėta reakcija, kurią kasdien matome surūdijusiuose geležiniuose daiktuose. Jei ši reakcija nebūtų lėta, šiandieniniame pasaulyje neturėtume labai senų geležinių konstrukcijų.
    
  • Greitos reakcijos. Suvartotų reagentų ir susidarančių produktų kiekis per tam tikrą laiką yra didelis. Pavyzdžiui: natrio reakcija su vandeniu yra reakcija, kuri, be to, vyksta greitai, yra labai pavojinga.
    
• Pagal dalyvaujančių dalelių tipą.
  • Reakcijos rūgštis-bazė. Perkeliami protonų (H +). Pavyzdžiui:
    
  • Oksidacijos-redukcijos reakcijos. Perkeliami elektronų. Tokio tipo reakcijoje turime atsižvelgti į dalyvaujančių elementų oksidacijos skaičių. Jei elemento oksidacijos skaičius didėja, jis oksiduojasi, jei mažėja – redukuojamas. Pavyzdžiui: šioje reakcijoje geležis oksiduojasi ir redukuojasi kobaltas.
    
• Pagal reakcijos kryptį.
  • Grįžtamos reakcijos. Jie eina abiem kryptimis, tai yra, produktai vėl gali tapti reagentais. Pavyzdžiui:
    
  • Negrįžtamos reakcijos. Jie atsiranda tik viena prasme, tai yra, reagentai virsta produktais ir negali vykti priešingas procesas. Pavyzdžiui:
    

Organinės reakcijos. Jie apima organinius junginius, kurie yra susiję su gyvybės pagrindu. Jų klasifikacija priklauso nuo organinio junginio tipo, nes kiekviena funkcinė grupė turi tam tikrų specifinių reakcijų. Pavyzdžiui, alkanai, alkenai, alkinai, alkoholiai, ketonai, aldehidai, eteriai, esteriai, nitrilai ir kt.

Kai kurie organinių junginių reakcijų pavyzdžiai:

• Alkanų halogeninimas. Alkano vandenilis pakeičiamas atitinkamu halogenu.
  
• Alkanų deginimas. Alkanai reaguoja su deguonimi ir sudaro anglies dioksidas ir vandens. Tokio tipo reakcija išskiria daug energijos.
  
• Alkenų halogeninimas. Pakeičiami du vandeniliai, esantys ant anglies, sudarančių dvigubą jungtį.
  
• Alkenų hidrinimas. Į dvigubą jungtį pridedami du vandeniliai, taip susidaro atitinkamas alkanas. Ši reakcija vyksta esant katalizatoriams, tokiems kaip platina, paladis arba nikelis.
  

Cheminių reakcijų svarba

Tiek fotosintezė, tiek kvėpavimas yra cheminių reakcijų pavyzdžiai.

Cheminės reakcijos yra esminės pasaulio, kaip mes žinome, egzistavimui ir supratimui. Pokyčiai, kuriuos medžiaga patiria natūraliomis ar žmogaus sukurtomis sąlygomis (ir dažnai sukuria vertingų medžiagų), yra tik vienas pavyzdys. Didžiausias cheminių reakcijų svarbos įrodymas yra pati gyvybė visomis jos išraiškomis.

Egzistavimas gyvi sutvėrimai visų rūšių yra įmanoma tik dėl medžiagos reakcijos pajėgumo, kuris leido pirmosios ląstelių gyvybės formoms keistis energija su aplinka medžiagų apykaitos keliais, tai yra cheminių reakcijų sekomis, kurios duoda daugiau naudingos energijos nei sunaudojo.

Pavyzdžiui, mūsų kasdieniame gyvenime kvėpavimas Jį sudaro daugybė cheminių reakcijų, kurios taip pat vyksta fotosintezė iš augalai.

Cheminės reakcijos greitis

Cheminėms reakcijoms įvykti reikalingas nustatytas laikas, kuris skiriasi priklausomai nuo reagentų pobūdžio ir aplinkos, kurioje vyksta reakcija.

Veiksniai, turintys įtakos cheminių reakcijų greičiui, paprastai yra:

• Temperatūros kilimas Aukšta temperatūra padidina cheminių reakcijų greitį.
• Padidėjęs slėgis. Padidinus slėgį, paprastai padidėja cheminių reakcijų greitis. Paprastai tai atsitinka, kai reaguoja į slėgio pokyčiams jautrias medžiagas, pavyzdžiui, dujas. Skysčių ir kietųjų medžiagų atveju slėgio pokyčiai nesukelia reikšmingų jų reakcijų greičio pokyčių.
• Agregacijos būsena, kurioje yra reagentai. Kietosios medžiagos reaguoja lėčiau nei skysčiai ar dujos, nors greitis taip pat priklausys nuo kiekvienos medžiagos reaktyvumo.
• Katalizatorių (medžiagų, kurios naudojamos cheminių reakcijų greičiui padidinti) naudojimas. Šios medžiagos reakcijose nedalyvauja, jos tik kontroliuoja jų atsiradimo greitį. Taip pat yra medžiagų, vadinamų inhibitoriais, kurios naudojamos taip pat, bet sukelia priešingą poveikį, tai yra, sulėtina reakcijas.
• Šviesos energija (Šviesa). Kai kurios cheminės reakcijos paspartėja, kai jas apšviečia šviesa.
• Reagento koncentracija. Dauguma cheminių reakcijų vyksta greičiau, jei jose yra didelė reagentų koncentracija.