Основні типи хімічних реакції в органічній хімії. Класифікація реакцій в органічній хімії. Вправи на изомерию і гомологи
Існують різні системи класифікації органічних реакцій, які засновані на різних ознаках. Серед них можна виділити класифікації:
- по кінцевим результатом реакції, Тобто зміни в структурі субстрату;
- по механізмом протікання реакції, Тобто за типом розриву зв'язків і типу реагентів.
Взаємодіючі в органічної реакції речовини підрозділяють на реагент і субстрат. При цьому вважається, що реагент атакує субстрат.
ВИЗНАЧЕННЯ
реагент - речовина, що діє на об'єкт - субстрат - і викликає в ньому зміну хімічного зв'язку. Реагенти діляться на радикальні, електрофільні та нуклеофільниє.
ВИЗНАЧЕННЯ
субстратом, Як правило, вважають молекулу, яка надає атом вуглецю для нової зв'язку.
КЛАСИФІКАЦІЯ РЕАКЦІЙ за кінцевим результатом (ЗМІНИ В структури субстрату)
У органічної хімії розрізняють чотири види реакцій за кінцевим результатом і зміни в структурі субстрату: приєднання, заміщення, відщеплення,або елімінування (Від англ. to eliminate - видаляти, отщеплять), і перегрупування (ізомеризації). Така класифікація аналогічна класифікації реакцій в неорганічної хімії за кількістю вихідних реагентів і утворюються речовин, зі зміною або без зміни складу. Класифікація за кінцевим результатом заснована на формальних ознаках, так як стехиометрическое рівняння, як правило, не відображає механізм реакції. Порівняємо типи реакцій в неорганічної та органічної хімії.
Тип реакції в неорганічної хімії | приклад | Тип реакції в органічній хімії | різновид і приклад реакції |
|---|---|---|---|
1. З'єднання | C l2 + H2 \u003d 2 H C l | Приєднання за кратними зв'язками | гідрування |
гідрогалогенірованіе
|
|||
Галогенування
|
|||
гідратація
|
|||
2. Розкладання | 2
H2
O \u003d 2 H2
+
O2
| Елімінування | дегидрирование
|
дегідрогалогенірованіе
|
|||
дегалогенірованіе
|
|||
дегідратація
|
|||
3. Заміщення | Z n + 2 H C l \u003dZnCl2 + H2 | заміщення |
|
4. Обмін (окремий випадок - нейтралізація) | H2 S O4 + 2 N a O H\u003d N a 2 S O 4 + 2 H 2 O | окремий випадок - етерифікація |
|
5.Аллотропізація | графіт ⇔ алмаз Pчерв.⇔ P бел.Pкрасн.⇔P бел. Sромб.⇔ Sпласт.Sромб.⇔Sпласт. | ізомеризація | ізомеризація алканів
|
п) без заміни їх іншими.
Залежно від того, які атоми отщепляются - сусідні C–C або ізольовані двома-трьома або більше атомами вуглецю - C-C-C- C–, –C-C-C-C- C-, можуть утворюватися сполуки з кратними зв'язківі чи циклічні сполуки. Відщеплення галогеноводородов з алкилгалогенидов або води зі спиртів відбувається за правилом Зайцева.
ВИЗНАЧЕННЯ
правило Зайцева: Атом водню Н отщепляется від найменш гидрогенизированного атома вуглецю.
Наприклад, відщеплення молекули бромоводорода походить від сусідніх атомів в присутності лугу, при цьому утворюється бромід натрію і вода.
ВИЗНАЧЕННЯ
перегрупування - хімічна реакція, в результаті якої відбувається зміна взаємного розташування атомів в молекулі, переміщення кратних зв'язків або зміна їх кратності.
Перегрупування може здійснюватися зі збереженням атомного складу молекули (ізомеризація) або з його зміною.
ВИЗНАЧЕННЯ
ізомеризація - окремий випадок реакції перегрупування, яка веде до перетворення хімічної сполуки в ізомер шляхом структурної зміни вуглецевого скелета.
Перегрупування теж може здійснюватися по гомолитически або гетеролітичні механізму. Молекулярні перегрупування можуть класифікуватися за різними ознаками, наприклад за насиченістю систем, за своєю природою мігруючої групи, по стереоспеціфічность і ін. Багато реакції перегрупування мають специфічні назви - перегрупування Кляйзена, перегрупування Бекмана і ін.
Реакції ізомеризації широко використовуються в промислових процесах, наприклад при переробці нафти для підвищення октанового числа бензину. Прикладом ізомеризації є перетворення н-октана в ізооктан:
КЛАСИФІКАЦІЯ ОРГАНІЧНИХ РЕАКЦІЙ ПО ТИПУ реагентів
РОЗРИВ ЗВ'ЯЗКУ
Розрив зв'язку в органічних сполуках може гомолитически і гетеролітичні.
ВИЗНАЧЕННЯ
Гомолитически розрив зв'язку - це такий розрив, в результаті якого кожен атом отримує неспарених електронів і утворюються дві частинки, що мають подібне електронна будова - вільні радикали.
Гомолитически розрив характерний для неполярних або слабополярная зв'язків, наприклад C-C, Cl-Cl, C-H, і вимагає великої кількості енергії.
Утворені радикали, що мають неспарених електронів, мають високою реакційною здатністю, тому хімічні процеси, що протікають за участю таких частинок, часто носять «ланцюгової» характер, їх важко контролювати, а в результаті реакції виходить набір продуктів заміщення. Так, під час хлорування метану продуктами заміщення є хлорметан C H3 C lCH3Cl, діхлорметан C H2 C l2 CH2Cl2, хлороформ C H C l3 CHCl3 і чотирихлористий вуглець C C l4 CCl4. Реакції за участю вільних радикалів протікають за обмінним механізмом утворення хімічних зв'язків.
Утворені в ході такого розриву зв'язку радикали зумовлюють радикальний механізм протікання реакції. Радикальні реакції звичайно протікають при підвищених температурах або при випромінюванні (наприклад, світло).
В силу своєї високої реакційної здатності вільні радикали можуть чинити негативний вплив на організм людини, руйнуючи клітинні мембрани, впливаючи на ДНК і викликаючи передчасне старіння. Ці процеси пов'язані, в першу чергу, з пероксидним окислення ліпідів, тобто руйнуванням структури поліненасичених кислот, що утворюють жир всередині клітинної мембрани.
ВИЗНАЧЕННЯ
Гетеролітичною розрив зв'язку - це такий розрив, при якому електронна пара залишається у більш електронегативного атома і утворюються дві заряджені частинки - іони: катіон (позитивний) і аніон (негативний).
У хімічних реакціях ці частинки виконують функції « нуклеофілів»(« Філ »- від гр. кохати) І « електрофілов», Утворюючи хімічний зв'язок з партнером по реакції по донорно-акцепторного механізму. Частинки-нуклеофіли надають електронну пару для утворення нової зв'язку. Іншими словами,
ВИЗНАЧЕННЯ
нуклеофил - електроноізбиточний хімічний реагент, здатний взаємодіяти з електронодефіцітнимі сполуками.
Прикладами нуклеофілів є будь-які аніони ( C l− , I− , N O− 3 Cl-, I-, NO3- і ін.), а також сполуки, що мають неподеленную електронну пару ( N H3 , H2 ONH3, H2O).
Таким чином, при розриві зв'язку можуть утворитися радикали або нуклеофіли і електрофіли. Виходячи з цього виділяють три механізми протікання органічних реакцій.
МЕХАНІЗМИ ПЕРЕБІГУ ОРГАНІЧНИХ РЕАКЦІЙ
Вільно-радикальний механізм: Реакцію починають вільні радикали, що утворюються при гомолитически розриві зв'язку в молекулі.
Найбільш типовий варіант - утворення радикалів хлору або брому при УФ-опроміненні.
1. Вільно-радикальне заміщення
метан Бромметан
Ініціювання ланцюга
зростання ланцюга
обрив ланцюга
2. Вільно-радикальне приєднання
етен поліетилен
електрофільні механізм: Реакцію починають частки-електрофіли, які отримують позитивний заряд в результаті гетеролітичні розриву зв'язку. Все електрофіли - кислоти Льюїса.
Такі частинки активно утворюються під дією кислот Льюїса, Які підсилюють позитивний заряд частинки. Частіше за інших використовуються A l C l3 , F e C l3 , F e B r3 , Z n C l2 AlCl3, FeCl3, FeBr3, ZnCl2, Які виконують функції каталізатора.
Місцем атаки частки-електрофени є ті ділянки молекули, які мають підвищену електронну щільність, т. Е. Кратна зв'язок і бензольне кільце.
Загальний вигляд реакцій електрофільного заміщення можна виразити рівнянням:
1. Електрофільне заміщення
бензол бромбензол
2. Електрофільне приєднання
пропен 2-бромпропан
пропін 1,2-діхлорпропен
Приєднання до несиметричним ненасичених вуглеводнів відбувається відповідно до правила Марковникова.
ВИЗНАЧЕННЯ
Правило Марковникова: приєднання до несиметричним алкенам молекул складних речовин з умовною формулою НХ (де Х - це атом галогену або гідроксильна група ОН) атом водню приєднується до найбільш гідрогенізовані (який містить найбільше атомів водню) атома вуглецю при подвійному зв'язку, а Х - до найменш гідрогенізовані.
Наприклад, приєднання хлороводню HCl до молекули пропена C H3 - C H \u003d C H2 CH3-CH \u003d CH2.
Реакція протікає за механізмом електрофільного приєднання. За рахунок електронодонорності впливу C H3 CH3-групи електронна щільність в молекулі субстрату зміщена до центрального атому вуглецю (індуктивний ефект), а потім по системі подвійних зв'язків - до кінцевого атома вуглецю C H2 CH2-групи (мезомерний ефект). Таким чином, надлишковий негативний заряд локалізований саме на цьому атомі. Тому атаку починає протон водню H+ H +, Який є електрофільної часткою. Утворюється позитивно заряджений карбеновий іон [C H3 - C H - C H3 ] + + , До якого приєднується аніон хлору C l− Cl-.
ВИЗНАЧЕННЯ
Винятки з правила Марковникова: реакція приєднання протікає проти правила Марковникова, якщо в реакцію вступають з'єднання, у яких атом вуглецю, сусіднього з атомом вуглецю подвійний зв'язку, відтягує на себе частково електронну щільність, тобто при наявності заступників, які виявляють значний електроноакцепторний ефект (- C C l3 , - C N, - C O O H(-CCl3, -CN, -COOH та ін.).
нуклеофільний механізм: Реакцію починають частки-нуклеофіли, що мають негативний заряд, що утворилися в результаті гетеролітичні розриву зв'язку. Все нуклеофіли - підстави Льюїса.
У нуклеофільних реакціях реагент (нуклеофил) має на одному з атомів вільну пару електронів і є нейтральною молекулою або аніоном ( H a l– , O H– , R O− , R S– , R C O O– , R– , C N -, H2 O, R O H, N H3 , R N H2 Hal-, OH-, RO-, RS-, RCOO-, R-, CN-, H2O, ROH, NH3, RNH2 та ін.).
Нуклеофил атакує в субстраті атом з найменшою електронної щільністю (т. Е. З частковим або повним позитивним зарядом). Першою стадією реакції нуклеофільного заміщення є іонізація субстрату з утворенням карбкатиона. При цьому нова зв'язок утворюється за рахунок електронної пари нуклеофіла, а стара зазнає гетеролітичною розрив з подальшим відщепленням катіона. Прикладом нуклеофільної реакції може служити нуклеофільне заміщення (символ SNSN) У насиченого атома вуглецю, наприклад лужний гідроліз бромпохідні.
1. нуклеофільне заміщення
2. нуклеофільне приєднання
етаналь ціангідрін
джерело http://foxford.ru/wiki/himiya
В ході реакції в молекулах реагуючих речовин розриваються одні хімічні зв'язки і утворюються інші. Органічні реакції класифікуються за типом розриву хімічних зв'язків в реагуючих частинках. З їх числа можна виділити дві великі групи реакцій - радикальні і іонні.
Радикальні реакції - це процеси, що йдуть з гомолитически розривом ковалентного зв'язку. При гомолитически розриві пара електронів, що утворює зв'язок, ділиться таким чином, що кожна з частинок, що утворюються отримує по одному електрону. В результаті гомолитического розриву утворюються вільні радикали:
Нейтральний атом або частка з неспареним електроном називається вільним радикалом.
Іонні реакції - це процеси, що йдуть з гетеролітичні розривом ковалентних зв'язків, коли обидва електрона зв'язку залишаються з однією з раніше зв'язаних часток:
В результаті гетеролітичні розриву зв'язку виходять заряджені частинки: нуклеофільних і електрофільного.
Нуклеофільних частка (нуклеофил) - це частка, що має пару електронів на зовнішньому електронному рівні. За рахунок пари електронів нуклеофил здатний утворювати нову ковалентний зв'язок.
Електрофільне частка (електрофіл) - це частка, що має незаповнений зовнішній електронний рівень. Електрофіл представляє незаповнені, вакантні орбіталі для утворення ковалентного зв'язку за рахунок електронів тієї частки, з якою він взаємодіє.
У органічної хімії все структурні зміни розглядаються щодо атома (або атомів) вуглецю, що бере участь в реакції.
Відповідно до вищевикладеного хлорування метану під дією світла класифікують як радикальне заміщення, приєднання галогенів до алкенам - як електрофільне приєднання, а гідроліз алкилгалогенидов - як нуклеофільне заміщення.
Найбільш часто зустрічаються наступні типи оеакцій.
Основні типи хімічних реакцій
I. реакції заміщення (Заміна одного або декількох атомів водню на атоми галогенів або спецгрупу) RCH 2 X + Y → RCH 2 Y + X
II. реакції приєднання RCH \u003d CH 2 + XY → RCHX-CH 2 Y
III. Реакції відщеплення (елімінування) RCHX-CH 2 Y → RCH \u003d CH 2 + XY
IV. Реакції ізомеризації (перегрупування)
V. реакції окислення (Взаємодія з киснем повітря або окислювача)
У цих перерахованих вище типах реакції розрізняють ще й спеціалізовані і іменні реакції.
спеціалізовані:
1) гідрування (взаємодія з воднем)
2) дегидрирование (відщеплення від молекули водню)
3) галогенирование (взаємодія з галогеном: F 2, Cl 2, Br 2, I 2)
4) дегалогенірованіе (відщеплення від молекули галогену)
5) гідрогалогенірованіе (взаємодія з галогенводород)
6) дегідрогалогенірованіе (відщеплення від молекули галогенводорода)
7) гідратація (взаємодія з водою в незворотною реакції)
8) дегідратація (відщеплення від молекули води)
9) гідроліз (взаємодія з водою в оборотної реакції)
10) полімеризація (отримання багаторазового збільшеного вуглецевого скелета з однакових простих з'єднань)
11) поликонденсация (отримання багаторазового збільшеного вуглецевого скелета з двох різних з'єднань)
12) сульфування (взаємодія з сірчаною кислотою)
13) нітрування (взаємодія з азотною кислотою)
14) крекінг (зменшення вуглецевого скелета)
15) піроліз (розкладання складних органічних речовин на більш прості під дією високих температур)
16) реакція алкілування (запровадження в формулу радикала алкана)
17) реакція ацилювання (введення в формулу групи -C (CH 3) O)
18) реакція ароматизації (освіта вуглеводню ряду аренів)
19) реакція декарбоксилювання (відщеплення від молекули карбоксильної групи -COOH)
20) реакція етерифікації (взаємодія спирту з кислотою, або отримання складного ефіру зі спирту або карбонової кислоти)
21) реакція «срібного дзеркала» (взаємодія з аміачним розчином оксиду срібла (I))
Іменні реакції:
1) реакція Вюрца (подовження вуглецевого скелета при взаємодії галогенопохідних вуглеводнів з активним металом)
2) реакція Кучерова (отримання альдегіду при взаємодії ацетилену з водою)
3) реакція Коновалова (взаємодія алкана з розведеною азотною кислотою)
4) реакція Вагнера (окислення вуглеводнів з подвійним зв'язком киснем окислювача в слаболужною або нейтральною середовищі при нормальних умовах)
5) реакція Лебедєва (дегидрирование і дегідратація спиртів при отриманні алкадиенов)
6) реакція Фріделя-Крафтса (реакція алкілування арена хлоралканом при отриманні гомологів бензолу)
7) реакція Зелінського (отримання бензолу з циклогексану дегидрированием)
8) реакція Кирхгофа (перетворення крохмалю в глюкозу при каталітичному дії сірчаної кислоти)
лекція: Класифікація хімічних реакцій в неорганічної та органічної хімії
Види хімічних реакцій в неорганічної хімії
А) Класифікація за кількістю вихідних матеріалів:
розкладання - внаслідок цієї реакції, з одного наявного складного речовини, утворюються два або кілька простих, а так же складних речовин.
Приклад: 2Н 2 O 2 → 2Н 2 O + O 2з'єднання - це така реакція, при якій з двох і більше простих, а також складних речовин, утворюється одне, але більш складне.
Приклад: 4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
заміщення - це певна хімічна реакція, яка проходить між деякими простими, а так само складними речовинами.Атоми простого речовини, в даній реакції, заміщуються на атоми одного з елементів, що знаходиться в складному речовині.Приклад: 2КI + Cl2 → 2КCl + I 2
обмін - це така реакція, при якій два складних за будовою речовини обмінюються своїми частинами.Приклад: HCl + KNO 2 → KCl + HNO 2
Б) Класифікація за тепловим ефектом:
екзотермічні реакції - це певні хімічні реакції, при яких відбувається виділення тепла.приклади:
S + O 2 → SO 2 + Q
2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O + Q
Ендотермічна реакції
- це певні хімічні реакції, при яких відбувається поглинання тепла. Як правило, це реакції розкладання.
приклади:
CaCO 3 → CaO + CO 2 - Q
2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 - Q
Теплота, яка виділяється або поглинається в результаті хімічної реакції, називається тепловим ефектом.
Хімічні рівняння, в яких зазначено тепловий ефект реакції, називають термохімічними.
В) Класифікація по оборотності:
оборотні реакції - це реакції, які протікають при однакових умовах у взаімопротівоположних напрямках.Приклад: 3H 2 + N 2 ⇌ 2NH 3
необоротні реакції - це реакції, які протікають тільки в одному напрямку, а так само завершуються повним витратою всіх вихідних речовин. При цих реакціях виділяєтьсяться газ, осад, вода.Приклад: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2
Г) Класифікація зі зміни ступеня окислення:
Окислювально - відновні реакції - в процесі даних реакцій відбувається зміна ступеня окислення.Приклад: Сu + 4HNO 3 → Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.
Чи не окислювально - відновні - реакції без зміни ступеня окислення.Приклад: HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O.
Д) Класифікація по фазі:
гомогенні реакції – реакції, що протікають в одній фазі, коли вихідні речовини і продукти реакції мають одне агрегатний стан.Приклад: Н 2 (газ) + Cl 2 (газ) → 2HCL
гетерогенні реакції - реакції, що протікають на поверхні розділу фаз, при яких продукти реакції і вихідні речовини мають різний агрегатний стан.Приклад: CuO + H 2 → Cu + H 2 O
Класифікація по використанню каталізатора:
Каталізатор - речовина, яка прискорює реакцію. Каталітична реакція протікає в присутності каталізатора, некаталітичні - без каталізатора.
Приклад: 2H 2 0 2 MnO 2 →
2H 2 O + O 2 каталізатор MnO 2
Взаємодія лугу з кислотою протікає без каталізатора.
Приклад: КOH + HCl →
КCl + H 2 O
Інгібітори - речовини, що уповільнюють реакцію.
Каталізатори та інгібітори самі в ході реакції не витрачаються.
Види хімічних реакцій в органічній хімії
заміщення - це реакція, в процесі якої відбувається заміна одного атома / групи атомів, в вихідної молекулі, на інші атоми / групи атомів.
Приклад: СН 4 + Сl 2 → СН 3 Сl + НСl
приєднання - це реакції, при яких кілька молекул речовини з'єднуються в одну.До реакцій приєднання відносяться:
- Гідрування - реакція, в процесі якої відбувається приєднання водню по кратному зв'язку.
Приклад: СН 3-СН \u003d СН 2 (пропен) + Н 2 → СН 3-СН 2-СН 3 (пропан)
гідрогалогенірованіе- реакція, приєднуються галогенводород.
Приклад: СН 2 \u003d СН 2 (етен) + НСl → СН 3-СН 2 -Сl (хлоретан)
Алкіни реагують з галогеноводородами (хлороводородом, бромоводородом) так само, як і алкени. Приєднання в хімічній реакції проходить в 2 стадії, і визначається правилом Марковникова:
При приєднанні протонних кислот і води до несиметричним алкенам і алкінілу атом водню приєднується до найбільш гідрогенізовані атому вуглецю.
Механізм даної хімічної реакції. Утворений в 1 - ой, швидкій стадії, p- комплекс в 2 - ій повільної стадії поступово перетворюється в s-комплекс - карбокатіон. У 3 - ій стадії відбувається стабілізація карбокатіон - тобто взаємодія з аніоном брому:
И1, И2 - карбокатіони. П1, П2 - броміди.
Галогенування - реакція, при якій приєднується галоген.Галогенированием так само, називають всі процеси, в результаті яких в органічні сполуки вводяться атоми галогену. Дане поняття вживається в "широкому сенсі". Відповідно до даним поняттям, розрізняють наступні хімічні реакції на основі галогенування: фторування, хлорування, бромування, йодування.
Галогеновмісні органічні похідні вважаються найважливішими сполуками, які застосовуються як в органічному синтезі, так і в якості цільових продуктів. Галогенпохідних вуглеводнів, вважаються вихідними продуктами в великій кількості реакцій нуклеофільного заміщення. Що стосується практичного використання з'єднань, що містять галоген, то вони застосовуються у вигляді розчинників, наприклад містять хлор сполуки, холодильних агентів - хлорфторпроізводние, фреони, пестицидів, фармацевтичних препаратів, пластифікаторів, мономерів для отримання пластмас.
гідратація - реакції приєднання молекули води по кратному зв'язку.
полімеризація - це особливий вид реакції, при якій молекули речовини, що мають відносну невелику молекулярну масу, приєднуються один до одного, згодом утворюючи молекули речовини з високою молекулярною масою.
| | |
Класифікація хімічних реакцій
Реферат з хімії учня 11 класу середньої шк.№ 653 Миколаєва Олексія
В якості класифікаційних ознак можуть бути обрані наступні:
1. Число і склад вихідних речовин і продуктів реакції.
2. Агрегатний стан реагентів і продуктів реакції.
3. Число фаз, в яких знаходяться учасники реакції.
4. Природа переносите часток.
5. Можливість протікання реакції в прямому і зворотному напрямку.
6. Тепловий ефект.
7. Явище каталізу.
Класифікація за кількістю та складом вихідних речовин і продуктів реакції.
Реакції з'єднання.
При реакціях з'єднання з декількох реагуючих речовин відносно простого складу виходить одна речовина більш складного складу:
A + B + C \u003d D
Як правило, ці реакції супроводжуються виділенням тепла, тобто призводять до утворення більш стійких і менш багатих енергією з'єднань.
Неорганічна хімія.
Реакції з'єднання простих речовин завжди носять окислювально-відновний характер. Реакції з'єднання, що протікають між складними речовинами, можуть відбуватися як без зміни валентності:
СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О \u003d Са (НСО 3) 2,
так і ставитися до числа окислювально-відновних:
2FеСl 2 + Сl 2 \u003d 2FеСl 3.
Органічна хімія.
У органічної хімії такі реакції часто називають реакціями приєднання. У них зазвичай беруть участь сполуки, що містять подвійну або потрійну зв'язок. Різновиди реакцій приєднання: гідрування, гідратація, гідрогалогенірованіе, полімеризація. Приклади даних реакцій:
T o
Н 2 С \u003d СН 2 + Н 2 → CН 3 - СН 3
етилен етан
T o
HC \u003d CH + HCl → H 2 C \u003d CHCl
ацетилен хлорвініл
T o
n СН 2 \u003d СН 2 → (СН 2-СН 2 -) n
етилен поліетилен
Реакції розкладу.
Реакції розкладу призводять до утворення декількох з'єднань з одного складного речовини:
А \u003d В + С + D.
Продуктами розкладання складної речовини можуть бути як прості, так і складні речовини.
Неорганічна хімія.
З реакцій розкладання, що протікають без зміни валентних станів, слід зазначити розкладання кристалогідратів, підстав, кислот і солей кисневмісних кислот:
|
t o |
||
|
CuSO 4 5H 2 O |
CuSO 4 + 5H 2 O |
|
t o |
||
|
4HNO 3 |
2H 2 O + 4NO 2 O + O 2 O. |
2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2,
(NH 4) 2Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.
Органічна хімія.
У органічної хімії до реакцій розкладання відносяться: дегідратація, дегідрування »крекінг, дегідрогалогенірованіе, а також реакції деполімеризації, коли з полімеру утворюється вихідний мономер. Відповідні рівняння реакцій:
T o
З 2 Н 5 ОН → C 2 H 4 + Н 2 O
T o
З 6 Н 14 → З 6 Н 6 + 4Н 2
гексан бензол
C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8
Октан бутан бутен
C 2 H5Br → C 2 H 4 + НВг
брометан етилен
(СН 2 - СН \u003d С - СН 2 -) n → n СН 2 \u003d СН - С \u003d СН 2
\\ СНЗ \\ СНЗ
природний каучук 2-метілбутадіен-1,3
Реакції заміщення.
При реакціях заміщення зазвичай проста речовина взаємодіє зі складним, утворюючи інше проста речовина і інше складне:
А + ВС \u003d АВ + С.
Неорганічна хімія.
Ці реакції в переважній більшості належать до окисно-відновних:
2Аl + Fe 2 O 3 \u003d 2Fе + Аl 2 О 3
Zn + 2НСl \u003d ZnСl 2 + Н 2
2КВr + Сl 2 \u003d 2КСl + Вr 2
2 КС lO 3 + l 2 \u003d 2KlO 3 + С l 2.
Приклади реакцій заміщення, що не супроводжуються зміною валентних станів атомів, вкрай нечисленні. Слід зазначити реакцію двоокису кремнію з солями кисневмісних кислот, яким відповідають газоподібні або леткі ангідриди:
СаСО 3 + SiO 2 \u003d СаSiO 3 + СО 2
Са 3 (РО 4) 2 + ЗSiO 2 \u003d ЗСаSiO 3 + Р 2 О 5
Органічна хімія.
У органічної хімії реакції заміщення розуміються ширше, тобто заміщати може не один атом, а група атомів або заміщається НЕ атом, а група атомів. До різновиду реакції заміщення можна віднести нітрування і галогенирование граничних вуглеводнів, ароматичних сполук і спиртів:
C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr
бензол бромбензол
C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O
етанол хлоретан
Реакції обміну.
реакціями обміну називають реакції між двома з'єднаннями, які обмінюються між собою своїми складовими частинами:
АВ + СD \u003d АD + СВ.
Неорганічна хімія
Якщо при реакціях заміщення протікають окислювально-відновні процеси, то реакції обміну завжди відбуваються без зміни валентного стану атомів. Це найбільш поширена група реакцій між складними речовинами - оксидами, основами, кислотами та солями:
ZnO + Н 2 SО 4 \u003d ZnSО 4 + Н 2 О
AgNО 3 + КВr \u003d АgВr + КNО 3
СrСl 3 + ЗNаОН \u003d Сr (ОН) 3 + ЗNаСl.
Окремий випадок цих реакцій обміну - реакції нейтралізації:
НСl + КОН \u003d КСl + Н 2 О.
Зазвичай ці реакції підкоряються законам хімічної рівноваги і протікають в тому напрямку, де хоча б одне з речовин видаляється зі сфери реакції у вигляді газоподібного, летючого речовини, осаду або малодиссоциирующие (для розчинів) з'єднання:
NаНСО 3 + НСl \u003d NаСl + Н 2 О + СО 2
Са (НСО 3) 2 + Са (ОН) 2 \u003d 2СаСО 3 ↓ + 2Н 2 О
Органічна хімія
НСООН + NaOH → HCOONa + Н 2 O
мурашина кислота форміат натрію
реакції гідролізу:
Na 2 CO3 + Н 2 О
NaHCO 3 + NaOH
карбонат натрію гідрокарбонат натрію
СО 3 + Н 2 О
НСО 3 + ОН
реакції етерифікації:
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH
CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
оцтова етанол етиловий ефір оцтової кислоти
Агрегатний стан реагентів і продуктів реакції.
газові реакції
|
t o |
||
|
H 2 + Cl 2 |
2HCl. |
Реакції в розчинах
NaОН (рр) + НСl (p-p) \u003d NaСl (p-p) + Н 2 О (ж)
Реакції між твердими речовинами
|
t o |
||
|
СаО (тв) + SiO 2 (тв) |
СаSiO 3 (тв) |
Число фаз, в яких знаходяться учасники реакції.
Під фазою розуміють сукупність однорідних частин системи з однаковими фізичними і хімічними властивостями і відокремлених один від одного поверхнею розділу.
Гомогенні (однофазні) реакції.
До них відносять реакції, що протікають у газовій фазі, і цілий ряд реакцій, що протікають в розчинах.
Гетерогенні (багатофазні) реакції.
До них відносять реакції, в яких реагенти і продукти реакції перебувають в різних фазах. наприклад:
газожідкофазние реакції
CO 2 (г) + NaOH (p-p) \u003d NaHCO 3 (p-p).
газотвердофазние реакції
СО2 (г) + СаО (тв) \u003d СаСO 3 (тв).
жідкотвердофазние реакції
Na 2 SO 4 (рр) + ВаСl 3 (рр) \u003d ВаSО 4 (тв) ↓ + 2NaСl (p-p).
жідкогазотвердофазние реакції
Са (НСО 3) 2 (рр) + Н 2 SО 4 (рр) \u003d СО 2 (r) + Н 2 О (ж) + СаSО 4 (тв) ↓.
Природа переносите часток.
Протолітичні реакції.
До Протолітична реакцій відносять хімічні процеси, суть яких полягає в перенесенні протона від одних реагуючих речовин до інших.
В основі цієї класифікації лежить Протолітична теорія кислот і підстав, відповідно до якої кислотою вважають будь-яку речовину, що віддає протон, а підставою - речовина, здатне приєднувати протон, наприклад:
До Протолітична реакцій відносять реакції нейтралізації і гідролізу.
Окислювально-відновні реакції.
Всі хімічні реакції поділяються на такі, в яких ступені окислення не змінюються (наприклад, реакція обміну) і на такі, в яких відбувається зміна ступенів окислення. Їх називають окисно-відновними реакціями. Ними можуть бути реакції розкладання, з'єднання, заміщення та інші більш складні реакції. наприклад:
Zn + 2 H + → Zn 2 + + H 2
FeS 2 + 8HNO 3 (конц ) \u003d Fe (NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O
Переважна більшість хімічних реакцій відносяться до окисно-відновних, вони грають виключно важливу роль.
Ліганднообменние реакції.
До таких відносять реакції, в ході яких відбувається перенесення електронної пари з утворенням ковалентного зв'язку з донорноакцепторному механізму. наприклад:
Cu (NO 3) 2 + 4NH 3 \u003d (NO 3) 2
Fe + 5CO \u003d
Al (OH) 3 + NaOH \u003d
Характерною особливістю ліганднообменних реакцій є те, що утворення нових сполук, які називаються комплексними, відбувається без зміни ступеня окислення.
Можливість протікання реакції в прямому і зворотному напрямку.
Необоротні реакції.
незворотними називають такі хімічні процеси, продукти яких не здатні реагувати один з одним з утворенням вихідних речовин. Прикладами необоротних реакцій може служити розкладання бертолетової солі при нагріванні:
2КСlО 3 → 2КСl + ЗО 2,
або окислення глюкози киснем повітря:
З 6 Н 12 О 6 + 6О 2 → 6СО 2 + 6Н 2 О
Оборотні реакції.
оборотними називають такі хімічні процеси, продукти яких здатні реагувати один з одним в тих же умовах, в яких вони отримані, з утворенням вихідних речовин.
Для оборотних реакцій рівняння прийнято записувати в такий спосіб:
А + В
АВ.
Дві протилежно спрямовані стрілки вказують на те, що при одних і тих же умовах одночасно протікає як пряма, так і зворотна реакція, наприклад:
СН3СООН + С 2 Н 5 ОН
СН 3 Соос 2 Н 5 + Н 2 О.
2SO 2 + O 2
2SO 3 + Q
Отже, дані реакції не йдуть до кінця, тому, що одночасно відбуваються дві реакції - пряма (між вихідними речовинами) і зворотна (розкладання продукту реакції).
Класифікація за тепловим ефектом.
Кількість теплоти, що виділяється або поглинається в результаті реакції, називається тепловим ефектом даної реакції. За тепловим ефектом реакції ділять:
Екзотермічні.
Протікають з виділенням тепла
СН 4 + 2O 2 → СО 2 + 2Н 2 O + Q
Н 2 + Cl 2 → 2HC l + Q
Ендотермічна.
Протікають з поглинанням тепла
N 2 + О 2 → 2NO-Q
2Н 2 O → 2Н 2 + O 2 - Q
Класифікація з урахуванням явища каталізу.
Каталітичні.
До них відносяться всі процеси за участю каталізаторів.
Кат.
2SO 2 + O 2
2SO 3
Некаталітичні.
До них відносяться будь-які миттєво протікають реакції в розчинах
BaCl 2 + H 2 SO 4 \u003d 2HCl + BaSO 4 ↓
Список літератури
Ресурси Інтернет:
http://chem.km.ru - «Світ Хімії»
http: // chemi. org. ru - «Посібник для абітурієнтів. хімія »
http: // hemi. wallst. ru - «Альтернативний підручник з хімії для 8-11 класів»
«Керівництво з хімії. Вступникам до ВНЗ »- Е.Т. Оганесян, М. 1991р.
Великий Енциклопедичний Словник. Хімія »- М. 1998р.
\u003e\u003e Хімія: Типи хімічних реакцій в органічній хімії
Реакції органічних речовин можна формально розділити на чотири основні типи: заміщення, приєднання, відщеплення (елімінування) і перегрупування (ізомеризації). Очевидно, що все різноманіття реакцій органічних сполук неможливо звести в рамки запропонованої класифікації (наприклад, реакції горіння). Однак така класифікація допоможе встановити аналогії з уже знайомими вам з курсу неорганічної хімії класифікаціями реакцій, що протікають між неорганічними речовинами.
Як правило, основна органічна сполука, яка бере участь в реакції, називають субстратом, а інший компонент реакції умовно розглядають як реагент.
реакції заміщення
Реакції, в результаті яких здійснюється заміна одного атома або групи атомів у вихідній молекулі (субстраті) на інші атоми або групи атомів, називаються реакціями заміщення.
В реакції заміщення вступають граничні і ароматичні сполуки, такі, як, наприклад, алкани, Циклоалкани або арени.
Наведемо приклади таких реакцій.