Полная версия

 

Химические реакции

Химические реакции - динамические процессы, вызванные электрическим притяжением между участками молекул реагирующих веществ имеющих разный знак заряда, связанные либо с изменением строения электронных оболочек, либо с их трансформацией в новую электронную оболочку продукта реакции.

Химические реакции - процессы образования веществ и химических соединений протекающие с изменением электронных оболочек. В переводе с латыни «реакция» означает «противодействие, отпор, ответное действие». Следовательно термин химическая реакция можно понимать как ответное действие вещества на воздействие извне других веществ и физических факторов – тепла, давления, излучения…

Но под такое определение подпадают и физические процессы: плавление, кипение, замерзание и другие. Поэтому следует уточнить, что химическая реакция – это такое изменение вещества, при котором разрываются старые и образуются новые связи между атомами. Подробности о химической связи.

Что значит изучать химическую реакцию? Изучать химическую реакцию - значит искать ответы на вопросы: почему она происходит, каков её механизм, от чего и как зависят её скорость и степень превращения исходных веществ в продукты, какие катализаторы способны её ускорить и какие ингибиторы – замедлить?

«Движущая сила» реакции зависит не только от природы реагентов и образующихся веществ (их состава, строения), но и от концентрации веществ, температуры, давления, влияния растворителей, соединений, способных образовывать комплексы с реагентами и продуктами.

Для записи химических реакций используют уравнения. Молекулы реагирующих веществ и продуктов изображают с помощью химических формул. Чтобы написать уравнение химической реакции, нужно знать точные химические формулы всех реагирующих веществ и продуктов реакции.

 Числовые коэффициенты для каждой формулы подбираются так, чтобы число атомов всех элементов в левой части уравнения было равно числу атомов этих же элементов в правой части

. По уравнениям химических реакций можно рассчитать массы реагирующих веществ и продуктов реакции.

Попробуем рассмотреть приведённые выше вопросы, касающиеся изучения химической реакции с точки зрения общей теории взаимодействий.

1. Почему происходит химическая реакция? Реакция может произойти только в том случае, когда величина силы электрического притяжения различных зон реагирующих атомов превосходит силу электрического отталкивания. Мы уже знаем, что любой атом или молекулу можно представить в виде определённой совокупности векторов электрической напряжённости. Проще говоря, какая-то часть поверхности реагирующего атома или молекулы имеет положительный заряд, а остальная часть поверхности отрицательный. Примеры в предыдущей главе и ниже. Так вот, если сила притяжения между разно заряженными областями поверхности атома или молекулы превосходит силу отталкивания, то реакция происходит. Мы можем влиять на величину взаимодействия, изменяя температуру, давление или другие параметры.

2. Каков механизм химической реакции? В принципе мы уже ответили на этот вопрос. Стоит лишь уточнить, что зная пространственное расположение областей положительного и отрицательного заряда на поверхности реагентов, мы можем выбирать наименее энергозатратный механизм осуществления химической реакции.

3. От чего и как зависят скорость химической реакции и степень превращения исходных веществ в продукты? Ответ на этот вопрос можно дать, используя информацию приведённую выше. Если большая часть поверхности реагентов имеет разные электрические заряды, то для начала реакции не требуется энергетических затрат, необходимо лишь заставить вещества соприкасаться и реакция начнётся.

Течение реакции и её скорость будут зависеть от получаемых продуктов и выделяющейся в результате энергии.

То есть, в конечном итоге, скорость химической реакции зависит от силы электрического притяжения разно заряженных областей взаимодействующих атомов. В том случае, когда продукты не мешают протеканию дальнейшей реакции, процесс продолжается до полного использования исходных реагентов. Если же в результате реакции происходит выделение энергии, и эта энергия способствует ускорению течения реакции, то процесс проходит бурно, часто со взрывом. Когда продукты реакции остаются в зоне происходящих химических процессов, они могут тормозить (вмешиваясь своими электрическими полями) дальнейший ход реакции, а при определённых условиях происходит обратная реакция распада продуктов на исходные реагенты.

4. Влияние катализаторов и ингибиторов также рассчитывается исходя из распределения на поверхности их атомов или молекул электрического заряда. Здесь обязательно следует отметить, что в случае с катализаторами и ингибиторами особую роль приобретает форма распределения электрического заряда на их поверхности. Так как в противном случае такие вещества могут стать реагентами и нарушить необходимое течение химических процессов.

Классификация химических реакций

1. Химические реакции различаются по числу и составу реагирующих веществ:

а) реакции, идущие без изменения состава взаимодействующих веществ: в неорганической химии примерами таких химических реакций являются процессы изменения аллотропных модификаций одного и того же химического элемента (графит переходит в алмаз, кислород в озон); в органической химии примерами будут реакции изомеризации алканов, алкенов, алкинов и другие, идущие без изменения не только качественного, но и количественного состава реагентов. б) химические реакции протекающие с изменением состава веществ: реакции соединения, замещения, обмена и разложения.

2. Реакции можно классифицировать по изменению степеней окисления химических элементов взаимодействующих в химической реакции:

а) окислительно-восстановительные химические реакции идут с изменением степени окисления;

б) реакции без изменения степени окисления реагентов.

3. Химические реакции делятся и по тепловому эффекту, возникающему в результате взаимодействий атомов или молекул:

а) экзотермические - с выделением тепла (или энергии);

б) эндотермические - с поглощением энергии.

Подробнее об этом.

Если в результате реакции образовались вещества электронные оболочки которых обладают меньшей совокупной энергией, чем та которой они обладали до начала реакции, то тепло выделяется ( или увеличивается объём). Сама совокупная энергия электронной оболочки зависит, как от расстояния между электронами и ядрами, так и от правильности электронной оболочки. И если образующаяся электронная оболочка не совсем правильна химическая реакция продолжается, и мы имеем химическую реакцию, протекающую в несколько стадий. Именно к таким реакциям относятся реакции с участием катализаторов.

4. По участию в процессе взаимодействия катализатора, химические реакции делятся на каталитические и не каталитические (более 70% всех реакций относятся к каталитическим).

 Почему катализаторы ускоряют химическую реакцию?

 Потому, что они на некоторое время "дают в пользование" реагирующим веществам необходимые электроны, или, что бывает значительно чаще, они на время забирают лишние электроны у реагентов, тем самым увеличивая зону положительного заряда на одном из атомов. А это, как мы описали выше, приводит к увеличению скорости химической реакции.

5. По присутствию в реакции веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях химические реакции подразделяют на гетерогенные (реагенты и продукты находятся в различных агрегатных состояниях) и гомогенные (все реагенты и продукты присутствуют в одной фазе).

6. По направлению течения, химические реакции могут быть обратимыми (идущими в обоих направлениях) или необратимыми.

7. Есть также классификация химических реакций по виду энергии инициирующей реакцию: фотохимические, радиационные, термохимические и электрохимические.

призыв обсудить на форуме
Работает на: Amiro CMS