1.4.1. Классификация химических реакций в неорганической и органической химии.Классификация химических реакций на основании их признаков. Классификационный признак Тип реакции Число и состав реагентов и продуктов соединения в результате таких реакций из двух или более исходных веществ образуется только один продукт, например: С + O2 = CO2 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 разложения в таких реакциях из одного вещества образуется два или больше других веществ: 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 CaCO3 = CaO + CO2 замещения Все реакции, в результате которых из простого и сложного веществ образуется другое простое и другое сложное вещества. Например: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu В органической химии, под реакциями замещения подразумевают также такие реакции, в результате которых происходит замена атома водорода или заместителя прикрепленного к углеродному скелету молекулы, на другой заместитель. Подробнее — в таблице ниже посвященной классификации реакций в органической химии. обмена Реакциями обмена называют такие реакции, в результате которых вещества меняются своими составными частями. Например: 2NaOH + CuCl2 = 2NaCl + Cu(OH)2 Частный случай реакции обмена между кислотой и основанием носит также название реакции нейтрализации: NaOH + HCl = NaCl + H2O многие реакции органической химии, в которых вещества меняются своими составными частями относят к реакциям замещения. Подробнее — в таблице ниже посвященной классификации реакций в органической химии. Изменение степеней окисления химических элементов окислительно-восстановительные в результате таких реакций изменяются степени окисления одного или более химических элемента. Например: Реакции, протекающие с сохранением степеней окисления атомов всех химических элементов Обратимость обратимые такие реакции обладают способностью протекать как в прямом, так и обратном направлении. Реакции, про которые обязательно нужно знать, что они обратимые: необратимые Такие реакции протекают только в прямом направлении. Если речь идет о реакциях между электролитами, то необратимой реакция является в том случае, если образуется осадок, газ или малодиссоциирующее вещество. Например: Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2 В качестве малодиссоциирующих веществ в реакциях ионного обмена могут образоваться вода, слабые кислоты, гидроксид аммония. Тепловой эффект экзотермические В результате таких реакций выделяется энергия в виде теплоты. Обозначают такие реакции, добавляя «+Q» к уравнению реакции, например: эндотермические При протекании таких реакций поглощается тепло. Для обозначения таких реакций пишут «-Q» в уравнении реакции. Практически все реакции разложения являются эндотермическими: Исключения: реакции разложения HI и NO являются экзотермическими. Количество фаз гомогенные Гомогенными реакциями называют такие реакции, реагенты в которых находятся в одной фазе. Примерами таких реакций могут быть многие реакции протекающие в растворах, реакции между газообразными веществами: NaOH (р-р) + HCl(р-р) = NaCl + H2O 2CO + O2 = 2CO2 В гомогенных реакциях не наблюдаются границы раздела между реагентами гетерогенные гетерогенными реакциями называют такие реакции, в которых реагирующие вещества находятся в разных фазах. Примерами таких реакций являются, взаимодействие цинка с раствором соляной кислоты, взаимодействие углекислого газа с известковой водой, и т.д.: По участию катализатора каталитические реакции, протекающие в присутствии катализатора: некаталитические реакции, протекающие без катализатора: Классификация химических реакций в органической химии: Реакции присоединения В зависимости от того, какое соединение присоединяется органическим веществом различают: Гидрирование — присоединение водорода: Гидратация — присоединение воды: Гидрогалогенирование — присоединение галогеноводорода: и др. Реакции замещения Под реакциями замещения в органической химии подразумевают такие реакции, в результате протекания которых происходит замена одного заместителя (или атома водорода) непосредственно прикрепленного к углеродному скелету на другой заместитель. Так, например, реакциями замещения являются: Галогенирование алканов: Нитрование углеводородов: Реакция спиртов с галогеноводородными кислотами: C2H5OH + HBr = C2H5Br + H2O и т.д. Реакции отщепления (элиминирования) Все реакции, в названии которых присутствует приставка «де-«: дегидрирование: дегидратация: дегидрогалогенирование: (от исходной молекулы бромэтана отщепляется бромоводород, который нейтрализуется щелочью) дегалогенирование: Также к реакциям отщепления (элиминирования) относят крекинг — процесс термического превращения углеводородов в соединения с меньшей длинной углеродного скелета. Например, крекинг алканов, уравнение которого в общем виде можно записать как: Окислительно-восстановительные реакции Реакции, при которых изменяется степень окисления одного или нескольких атомов углерода углеродного скелета. Окисление органического соединения В таких реакциях отдельные атомы углерода повышают свою степень окисления. Например: Восстановление органического соединения Чаще всего под восстановлением органических веществ понимают их взаимодействие с водородом. Например: CH3-CH=O + H2 => CH3-CH2-OH Реакции с сохранением качественного и количественного состава веществ Изомеризация Реакции протекающие по тем или иным механизмам Реакции протекающие по ионному механизму В таких реакциях активными действующими частицами являются ионы. Следует помнить, что по ионному механизму протекают такие реакции как: гидратация алкенов и алкинов нитрование аренов азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты галогенирование аренов в присутствии катализатора (галогениды Al или Fe(III)) алкилирование аренов реакции спиртов с галогеноводородными кислотами реакции галогенпроизводных углеводородов с водным раствором щелочи присоединение галогенов по двойной или тройной связи Реакции протекающие по радикальному механизму В таких реакциях активными действующими частицами являются свободные радикалы: нитрование алканов галогенирование алканов присоединение хлора к бензолу при ультрафиолетовом облучении (с образованием гексахлорана — C6H6Cl6)
