Какие бывают реакции

Какие бывают реакцииЧисло известных химических соединений давно перевалило за 25 миллионов, а число различных реакций, в которые они могут вступать, неизмеримо больше. И немало из них имеют много общего.

Например, все реакции нейтрализации, когда кислота и щёлочь «гасят» друг друга, можно свести к взаимодействию в растворе ионов Н+ и ОН-, которые притягиваются друг к другу и образуют воду. Сходны между собой и многие другие реакции.

Химики ещё 200 лет назад пытались навести в своём хозяйстве какой-то порядок.

Они классифицировали и химические элементы, и различные типы химических реакций.

Прежде всего, все реакции подразделяли на неорганические и органические — в соответствии с тем, какого типа вещества в них участвуют.

А какие ещё бывают реакции? Первые попытки классификации касались наиболее изученных к тому времени неорганических веществ.

Реакция металла с кислородом — пример реакции соединения.

В этой реакции из двух простых веществ образуется одно сложное, оксид. Например, 2Zn + О2 = 2ZnO.

Оксид цинка в этой реакции получается в виде рыхлого порошка, который алхимики называли «шерстью философов» — lana philosophica (философами они, конечно, считали себя). Аналогично при длительном прокаливании ртути в закрытом сосуде с воздухом (из открытого сосуда ртуть испарится) получается оксид: 2Hg + О2 = 2HgO; такой опыт проделал Лавуазье, чтобы доказать неизменность массы в ходе химической реакции.

Здесь также два простых вещества, соединяясь, дают сложное вещество. Некоторые оксиды («земли»), которые называли щелочными, в результате реакции с водой давали едкие вещества — щёлочи.

Например, оксид кальция (негашёная известь) можно «погасить» водой; при этом образуется гидроксид кальция (гашёная известь): СаО + Н2О = Са(ОН)2. Это тоже реакция соединения, в которой из двух сложных веществ получается одно новое, тоже сложное.

Многие реакции соединения можно «повернуть вспять», заставить их идти в обратном направлении. Так, если нагреть оксид ртути посильнее, выше 400 °С, пройдёт реакция разложения: 2HgO = 2Hg + О2. В ней из сложного вещества получаются два простых.

При разложении бертолетовой соли (хлората калия) получается одно простое вещество и одно сложное: 2КСlO3 = 2КС1 + 3О2, а при разложении карбоната кальция (мел, известняк) получаются два сложных вещества: СаСО3 = СаО + СО2. Эта реакция идёт при очень высокой температуре; с её помощью в промышленности получают известь. Не все реакции разложения можно заставить идти в обратном направлении.

Например, реакция разложения гидроксида меди: Cu(OH)2 = СиО + Н2О идёт уже при слабом нагреве, а обратная реакция соединения невозможна.

В реакции замещения атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов сложного вещества, например Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu, 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2. Вот ещё одна реакция замещения: металл кальций реагирует с водой, при этом образуется уже знакомый нам гидроксид кальция и выделяется водород: Са + 2Н2O = Са(ОН)2 + Н2. Здесь атом кальция как бы заместил атомы водорода в молекулах воды.

Рассмотренная ранее реакция Са(ОН)2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н2O относится к реакции обмена, внимательно посмотрев на её уравнение, легко заметить, что атомы кальция (Са) и группы ОН в гидроксиде кальция, а также атомы водорода и хлора в соляной кислоте (НС1) как бы поменялись местами.

В результате атомы кальция и хлора (вернее, катионы Са2+ и анионы CP) образовали соль — хлорид кальция, а анионы ОН — из гидроксида и катионы Н+ из кислоты образовали воду.

В реакции обмена два сложных вещества обмениваются своими составными частями, например NaOH + HCI = NaCl + Н2O. Вот ещё один пример реакции обмена (он нам уже встречался): CuSO4 + H2S = CuS + H2SO4.

Мы рассмотрели четыре основных типа химических реакций с участием неорганических соединений. А теперь вопрос на засыпку: к какому из перечисленных выше типов относится реакция поглощения углекислого газа раствором щёлочи: 2NaOH + СO2 = Na2CO3 + Н2O? Поразмыслив, приходим к выводу, что ни к какому!

То же, по-видимому, можно сказать и о реакции горения аммиака в кислороде: 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6Н2O, а также о его окислении в присутствии катализатора: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6Н20. А вот ещё один пример.

Прокаливая «философскую шерсть» с углём, можно снова превратить её в серебристый металл: ZnО + С = Zn + СO2. К какому типу относится эта реакция?

Может быть, к реакции замещения?

В ней атомы простого вещества — угля замещают в сложном веществе — оксиде цинка… Да, не получается: ничего атомы углерода не замещают!

Они на самом деле «отрывают» от оксида принадлежавшие ему атомы кислорода и соединяются с ними. К реакции обмена этот процесс тоже не отнесёшь, так как в нём участвует одно простое вещество.

И последний пример: начинающие изучать химию смело отнесут реакцию осаждения хлорида серебра из раствора его нитрата («ляписа») к реакции обмена: AgNO3 + NaCl = AgClv + NaNO3.

Действительно, два сложных вещества — соли обменялись своими составными частями. Но вот пришло время, и школьники начинают изучать теорию электролитической диссоциации.

Этими мудрёными словами обозначается простое явление: в водном растворе большинство солей, а также кислоты и щёлочи находятся в виде ионов. Учащиеся узнают, что такие реакции, как приведённая выше, в растворе идут с участием ионов, и даже учатся записывать их «краткое ионное уравнение».

Оно выглядит очень просто: Ag+ + CI — = AgClv. То есть катионы серебра и анионы хлора, встречаясь в растворе, образуют нерастворимый хлорид серебра.

А ионы Na+ и Сl — как «плавали» спокойно в растворе, так и продолжают «плавать» и в реакции не участвуют.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.

О химии и химиках
  • Репетитор – это не обязательно

    06.09.2017

    Очень примечательным и ободряющим для российских граждан является тот факт, что во всем мире репетиторство развивается не менее бурными темпами, чем в России. Ведь когда на законодательном уровне было закреплено единый... 
    Читать полностью

  • Чудеса для разминки

    02.02.2017

    Если чего-нибудь не раздобудешь, неважно. Пропусти опыт и переходи к следующему. Но описание пропущенного опыта прочитай: когда-нибудь, при удобном случае, к нему можно и вернуться. Для первого опыта нужны два вещества, которые,... 
    Читать полностью

  • Варим яйцо в бумажной кастрюле

    02.02.2017

    Возьмите лист плотной бумаги, сверните из него колпачок. Стыки проклейте быстросохнущим клеем и скрепите скобами степлера. В эту бумажную емкость налейте воды, положите сырое яйцо. Согните из проволоки держатель (его можно... 
    Читать полностью

  • Свеча из мыла

    02.02.2017

    Когда мы рассуждали о том, почему мыло моет, то упоминали особое устройство его молекулы: «голова» и длинный «хвост», причем «голова» стремится к воде, а «хвост», напротив, от воды отталкивается… Рассмотрим... 
    Читать полностью

  • Главные принципы домашнего физика

    01.02.2017

    Правило первое (самое главное). Сначала демонстрация опыта, потом – его объяснение и применение закона! Именно такая последовательность привлекает максимальное внимание, и вызывает главный вопрос исследователя – «Почему?» Правило... 
    Читать полностью