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화학반응의 종류를 분류한다. 수업 "화학 반응의 분류

화학반응(화학현상)- 이는 일부 물질로부터 구성이나 구조가 원래의 것과 다른 다른 물질이 형성되는 과정입니다. 화학 반응이 일어날 때 특정 원소의 원자 수나 동위원소의 상호 변환에는 변화가 없습니다.

화학 반응의 분류는 시약 및 반응 생성물의 수와 구성, 열 효과, 가역성 등 다양한 특성을 기반으로 할 수 있습니다.

I. 반응물의 수와 조성에 따른 반응의 분류

가. 물질의 질적 조성을 변화시키지 않고 일어나는 반응 . 이는 단순 물질(예: 산소 ← 오존(3O 2 ← 2O 3), 백주석 ⇔ 회색주석)의 수많은 동소체 변형입니다. 일부 고체의 온도가 한 결정 상태에서 다른 결정 상태로 변할 때의 전이 - 다형성 변환(예를 들어 요오드화 수은 (II)의 적색 결정은 가열되면 동일한 조성의 노란색 물질로 변하고 냉각되면 반대 과정이 발생합니다) 이성질화 반응(예: NH 4 OCN ← (NH 2) 2 CO) 등

B. 반응 물질의 조성 변화에 따라 발생하는 반응.

복합반응- 둘 이상의 출발 물질로부터 하나의 새로운 복합 물질이 형성되는 반응입니다. 출발 물질은 단순하거나 복잡할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5; 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O = 4HNO 3; CaO+ H 2 O = Ca(OH) 2.

분해 반응하나의 초기 복합물질로부터 두 개 이상의 새로운 물질이 생성되는 반응이다. 이러한 유형의 반응으로 형성된 물질은 단순하거나 복잡할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

2HI = H2 + I2; CaCO3=CaO+ CO2; (CuOH)2CO3 = CuO + H2O + CO2.

대체 반응- 이는 단순한 물질의 원자가 복잡한 물질의 일부 ​​원소의 원자를 대체하는 과정입니다. 치환 반응에는 반드시 반응물 중 하나로 단순한 물질이 포함되므로 이러한 유형의 거의 모든 변형은 산화환원 반응입니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

Zn + H2SO4 = H2+ ZnSO4; 2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3; H2S + Br2 = 2HBr + S.

교환반응두 개의 복합 물질이 구성 부분을 교환하는 반응입니다. 교환 반응은 용매의 참여 없이 두 시약 사이에서 직접 발생할 수 있습니다. 예: H 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + 2H SiO 2 (고체) + 4HF (g) = SiF 4 + 2H 2 영형.

전해질 용액에서 일어나는 교환 반응을 이온 교환 반응. 이러한 반응은 생성된 물질 중 하나가 약한 전해질이고 가스 또는 난용성 물질의 형태로 반응 영역에서 방출되는 경우에만 가능합니다(베르톨레의 법칙):

AgNO 3 +HCl=AgCl↓ +HNO 3, 또는 Ag + +Cl - =AgCl↓;

NH 4 Cl+ KOH =KCl+NH 3 +H 2 O, 또는 NH 4 + +OH - =H 2 O+NH 3;

NaOH+HCl=NaCl+H 2 O, 또는 H + +OH - =H 2 O.

II. 열 효과에 따른 반응 분류

ㅏ. 열에너지 방출로 발생하는 반응 –발열 반응(+Q).

비. 열 흡수로 발생하는 반응 –흡열 반응(-Q).

열 효과반응은 화학 반응의 결과로 방출되거나 흡수되는 열의 양을 나타냅니다. 열 효과를 나타내는 반응식은 다음과 같습니다. 열화학.반응 참가자 중 하나의 1몰당 반응의 열 효과 값을 제공하는 것이 편리하므로 열화학 방정식에서 종종 분수 계수를 찾을 수 있습니다.

1/2N 2 (g) + 3/2H 2 (g) = NH 3 (g) + 46.2 kJ/mol.

모든 연소 반응과 대부분의 산화 및 화합물 반응은 발열 반응입니다. 분해 반응에는 일반적으로 에너지가 필요합니다.

화학 반응의 분류

중등 학교 No. 653의 11 학년 학생 Alexey Nikolaev의 화학 요약

다음 분류 기준을 선택할 수 있습니다.

1. 출발 물질과 반응 생성물의 수와 구성.

2. 시약 및 반응 생성물의 물리적 상태.

3. 반응 참가자가 위치한 단계 수입니다.

4. 전달된 입자의 특성.

5. 정방향과 역방향으로 반응이 일어날 가능성.

6. 열 효과.

7. 촉매작용 현상.

출발 물질과 반응 생성물의 수와 구성에 따른 분류.

복합 반응.

화합물이 상대적으로 단순한 조성의 여러 반응 물질과 반응하면 더 복잡한 조성의 한 물질이 생성됩니다.

A+B+C=D

일반적으로 이러한 반응에는 열 방출이 수반됩니다. 보다 안정적이고 에너지가 덜 풍부한 화합물이 형성됩니다.

무기화학.

단순 물질 화합물의 반응은 본질적으로 항상 산화 환원입니다. 복합 물질 사이에서 발생하는 복합 반응은 원자가 변화 없이 발생할 수 있습니다.

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2,

또한 산화환원으로 분류됩니다.

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3.

유기화학.

유기화학에서는 이러한 반응을 흔히 첨가반응이라고 부른다. 일반적으로 이중 또는 삼중 결합을 포함하는 화합물이 포함됩니다. 첨가 반응 유형: 수소화, 수화, 할로겐화수소화, 중합. 이러한 반응의 예:

에게

H 2 C = CH 2 + H 2 → CH 3 – CH 3

에틸렌에탄

에게

HC=CH + HCl → H 2 C=CHCl

아세틸렌 염화비닐

에게

N CH 2 =CH 2 → (-CH 2 -CH 2 -)n

에틸렌 폴리에틸렌

분해 반응.

분해 반응은 하나의 복합 물질로부터 여러 화합물을 형성합니다.

A = B + C + D.

복합 물질의 분해 생성물은 단순 물질과 복합 물질 모두일 수 있습니다.

무기화학.

원자가 상태를 변경하지 않고 발생하는 분해 반응 중에서 주목할만한 것은 결정질 수화물, 염기, 산 및 산소 함유 산 염의 분해입니다.

에게

CuSO45H2O

CuSO4 + 5H2O

에게

4HNO3

2H2O + 4NO2O + O2O.

2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2,

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.

유기화학.

유기 화학에서 분해 반응에는 원래의 단량체가 중합체로부터 형성될 때 탈수, 탈수소화, 분해, 할로겐화수소 제거 및 해중합 반응이 포함됩니다. 해당 반응 방정식은 다음과 같습니다.

에게

C2H5OH → C2H4 + H2O

에게

C 6 H 14 → C 6 H 6 + 4 H 2

헥산벤젠

C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8

옥탄 부탄 부텐

C 2 H5Br → C 2 H 4 + HBr

브로모에탄 에틸렌

(-CH 2 – CH = C - CH 2 -)n → n CH 2 = CH – C = CH 2

\СНз \СНз

천연고무 2-메틸부타디엔-1,3

대체 반응.

치환 반응에서는 일반적으로 단순한 물질이 복잡한 물질과 반응하여 또 다른 단순 물질과 또 다른 복잡한 물질을 형성합니다.

A + BC = AB + C.

무기화학.

이러한 반응은 압도적으로 산화환원 반응에 속합니다.

2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3

Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2

2KBr + Cl 2 = 2KCl + Br 2

2 KS lO 3 + l 2 = 2KlO 3 + C l 2.

원자의 원자가 상태 변화를 수반하지 않는 치환 반응의 예는 극히 적습니다. 기체 또는 휘발성 무수물에 해당하는 산소 함유 산 염과 이산화 규소의 반응에 주목해야합니다.

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3СаSiO 3 + P 2 O 5

유기화학.

유기 화학에서 치환 반응은 더 광범위하게 이해됩니다. 즉, 하나의 원자가 아니라 원자 그룹이 대체될 수 있거나 원자가 아니지만 원자 그룹이 대체될 수 있습니다. 치환 반응의 한 유형에는 포화 탄화수소, 방향족 화합물 및 알코올의 질화 및 할로겐화가 포함됩니다.

C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

벤젠 브로모벤젠

C2H5OH + HCl → C2H5Cl + H2O

에탄올 클로로에탄

반응을 교환합니다.

교환반응서로 성분을 교환하는 두 화합물 사이의 반응입니다.

AB + CD = AD + CB.

무기화학

치환 반응 중에 산화 환원 과정이 발생하면 원자의 원자가 상태를 변경하지 않고 항상 교환 반응이 발생합니다. 이것은 산화물, 염기, 산 및 염과 같은 복합 물질 간의 가장 일반적인 반응 그룹입니다.

ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O

AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3

CrCl3 + ZNaON = Cr(OH)3 + ZNaCl.

이러한 교환 반응의 특별한 경우는 중화 반응입니다.

HCl + KOH = KCl + H2O.

일반적으로 이러한 반응은 화학 평형의 법칙을 따르며 최소한 하나의 물질이 기체, 휘발성 물질, 침전물 또는 저해리성(용액의 경우) 화합물 형태로 반응 영역에서 제거되는 방향으로 진행됩니다.

NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2

Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 = 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O

유기화학

HCOOH + NaOH → HCOONa + H 2 O

포름산 나트륨 포름산염

가수분해 반응:

Na 2 CO3 + H 2 O
NaHCO3 + NaOH

탄산나트륨 중탄산나트륨

CO 3 + H 2 O
HCO 3 + OH

에스테르화 반응:

CH3COOH + C2H5OH
CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

아세트산 에탄올 에틸 아세트산

시약 및 반응 생성물의 물리적 상태.

가스 반응

에게

H2+Cl2

2HCl.

용액의 반응

NaOH(pp) + HCl(p-p) = NaСl(p-p) + H 2 O(l)

고체 사이의 반응

에게

CaO(tv) + SiO2(tv)

CaSiO3(졸)

반응 참가자가 위치한 단계 수입니다.

상은 물리적, 화학적 특성이 동일하고 인터페이스에 의해 서로 분리된 시스템의 균질한 부분 집합으로 이해됩니다.

균질(단상) 반응.

여기에는 기체상에서 발생하는 반응과 용액에서 발생하는 여러 반응이 포함됩니다.

이종(다상) 반응.

여기에는 반응물과 반응 생성물이 서로 다른 상에 있는 반응이 포함됩니다. 예를 들어:

기체-액상 반응

CO 2 (g) + NaOH(p-p) = NaHCO 3 (p-p).

기체-고상 반응

CO 2 (g) + CaO (tv) = CaCO 3 (tv).

액체-고상 반응

Na 2 SO 4 (pp) + BaCl 3 (pp) = BaSO 4 (tv)↓ + 2NaCl (pp).

액체-기체-고상 반응

Ca(HCO3)2(pp) + H2SO4(pp) = CO2(r) + H2O(l) + CaSO4(tv)↓.

전달된 입자의 특성.

protolytic 반응.

Protolytic 반응에는 화학적 과정이 포함되며, 그 본질은 하나의 반응 물질에서 다른 반응 물질로 양성자를 전달하는 것입니다.

이 분류는 산과 염기의 양성자 분해 이론에 기초하며, 이에 따르면 산은 양성자를 제공하는 모든 물질이고 염기는 양성자를 수용할 수 있는 물질입니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

protolytic 반응에는 중화 및 가수 분해 반응이 포함됩니다.

산화 환원 반응.

모든 화학 반응은 산화 상태가 변하지 않는 반응(예: 교환 반응)과 산화 상태가 변하는 반응으로 구분됩니다. 이를 산화환원 반응이라고 합니다. 분해 반응, 화합물, 치환 및 기타 더 복잡한 반응이 될 수 있습니다. 예를 들어:

Zn + 2 H + → Zn 2 + + H 2

FeS 2 + 8HNO 3 (농축. ) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O

대부분의 화학 반응은 산화환원 반응입니다. 이는 매우 중요한 역할을 합니다.

리간드 교환 반응.

여기에는 공여체-수용체 메커니즘을 통해 공유 결합이 형성되면서 전자쌍의 이동이 일어나는 반응이 포함됩니다. 예를 들어:

Cu(NO 3) 2 + 4NH 3 = (NO 3) 2

철 + 5CO =

Al(OH) 3 + NaOH =

리간드 교환 반응의 특징은 착물이라고 불리는 새로운 화합물의 형성이 산화 상태의 변화 없이 일어난다는 것입니다.

정방향과 역방향으로 반응이 일어날 가능성.

되돌릴 수 없는 반응.

뒤집을 수 없는 이는 제품이 서로 반응하여 출발 물질을 형성할 수 없는 화학 공정입니다. 비가역적 반응의 예로는 가열 시 Berthollet 염의 분해가 있습니다.

2КlО 3 → 2Кl + ЗО 2,

또는 대기 산소에 의한 포도당의 산화:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

가역적 반응.

거꾸로 할 수 있는 이는 출발 물질을 형성하기 위해 얻은 것과 동일한 조건에서 생성물이 서로 반응할 수 있는 화학 공정입니다.

가역 반응의 경우 방정식은 일반적으로 다음과 같이 작성됩니다.

A + B
AB.

반대 방향의 두 화살표는 동일한 조건에서 정방향 반응과 역방향 반응이 동시에 발생함을 나타냅니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

CH3COOH + C2H5OH
CH 3 SOOS 2 H 5 + H 2 O.

2SO2+O2
2SO3+Q

결과적으로, 직접(출발 물질 사이) 및 역방향(반응 생성물의 분해)의 두 가지 반응이 동시에 발생하기 때문에 이러한 반응은 완료되지 않습니다.

열 효과에 따른 분류.

반응의 결과로 방출되거나 흡수되는 열의 양을 이 반응의 열 효과라고 합니다. 열 효과에 따라 반응은 다음과 같이 나뉩니다.

발열.

열 방출로 인한 누출

CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q

H 2 + Cl 2 → 2HC l + Q

흡열성.

열흡수로 발생

N 2 + O 2 → 2NO-Q

2H 2 O → 2H 2 + O 2 - Q

촉매 현상을 고려한 분류.

촉매.

여기에는 촉매와 관련된 모든 공정이 포함됩니다.

고양이.

2SO2 + O2
2SO3

비촉매성.

여기에는 용액의 즉각적인 반응이 포함됩니다.

BaCl 2 + H 2 SO 4 = 2HCl + BaSO 4 ↓

서지

인터넷 자원:

http://chem.km.ru – “화학의 세계”

http://chemi. org. ru – “지원자를 위한 핸드북. 화학"

http://hemi. 월스트. ru – “8-11학년을 위한 화학 대체 교과서”

"화학 가이드. 대학에 입학하는 사람들을 위해 " - E.T. 오가네시안, M. 1991

큰 백과 사전. 화학' - M. 1998

화학반응은 핵반응과 구별되어야 한다. 화학 반응의 결과로 각 화학 원소의 총 원자 수와 동위 원소 조성은 변하지 않습니다. 핵 반응은 다른 문제입니다. 예를 들어 알루미늄이 마그네슘으로 변환되는 것과 같이 다른 핵 또는 기본 입자와의 상호 작용의 결과로 원자핵이 변환되는 과정입니다.


27 13 Al + 1 1 H = 24 12 Mg + 4 2 He


화학 반응의 분류는 다면적입니다. 즉, 다양한 특성을 기반으로 할 수 있습니다. 그러나 이러한 특성에는 무기 물질과 유기 물질 간의 반응이 포함될 수 있습니다.


다양한 기준에 따라 화학 반응의 분류를 고려해 봅시다.

I. 반응물질의 수와 조성에 따라

물질의 구성을 바꾸지 않고 일어나는 반응.


무기 화학에서 이러한 반응에는 하나의 화학 원소의 동소체 변형을 얻는 과정이 포함됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.


C(흑연) ⇔ C(다이아몬드)
S(사방정계) ⇔ S(단사정계)
P(흰색) ⇔ P(빨간색)
Sn(백색 주석) ⇔ Sn(회색 주석)
3O 2 (산소) ⇔ 2O 3 (오존)


유기 화학에서 이러한 유형의 반응에는 물질 분자의 질적 구성뿐만 아니라 정량적 구성도 변경하지 않고 발생하는 이성질화 반응이 포함될 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.


1. 알칸의 이성질체화.


알칸의 이성질화 반응은 실질적으로 매우 중요합니다. 왜냐하면 이소구조의 탄화수소는 폭발 능력이 낮기 때문입니다.


2. 알켄의 이성질체화.


3. 알킨의 이성질화(A.E. Favorsky의 반응).


CH 3 - CH 2 - C= - CH ← CH 3 - C= - C- CH 3

에틸 아세틸렌 디메틸 아세틸렌


4. 할로알칸의 이성질화(A. E. Favorsky, 1907).

5. 가열되면 시안산암모늄의 이성질화.



요소는 1828년 F. Wöhler에 의해 가열될 때 시안산암모늄을 이성질체화하여 처음 합성되었습니다.

물질의 조성이 변화하면서 일어나는 반응

이러한 반응의 네 가지 유형은 결합, 분해, 치환 및 교환으로 구분할 수 있습니다.


1. 복합반응은 두 개 이상의 물질로 인해 하나의 복합물질이 형성되는 반응이다.


무기 화학에서는 예를 들어 황으로부터 황산을 생산하는 반응의 예를 사용하여 다양한 화합물 반응을 고려할 수 있습니다.


1. 황산화물(IV)의 제조:


S + O 2 = SO - 두 개의 단순 물질에서 하나의 복합 물질이 형성됩니다.


2. 황산화물(VI)의 제조:


SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - 단순 물질과 복합 물질로 하나의 복합 물질이 형성됩니다.


3. 황산의 제조:


SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 - 두 개의 복합 물질로 인해 하나의 복합 물질이 형성됩니다.


두 개 이상의 초기 물질로부터 하나의 복합 물질이 형성되는 복합 반응의 예는 질산을 생성하는 최종 단계입니다.


4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3


유기화학에서는 복합반응을 흔히 “첨가반응”이라고 부릅니다. 이러한 다양한 반응은 불포화 물질(예: 에틸렌)의 특성을 특성화하는 반응 블록의 예를 사용하여 고려할 수 있습니다.


1. 수소화 반응 - 수소 첨가:


CH 2 =CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3

에텐 → 에탄


2. 수화 반응 - 물 첨가.


3. 중합 반응.


2. 분해반응은 하나의 복합물질로부터 여러 개의 새로운 물질이 형성되는 반응이다.


무기 화학에서는 실험실 방법으로 산소를 생성하는 반응 블록에서 이러한 다양한 반응을 고려할 수 있습니다.


1. 산화수은(II)의 분해 - 하나의 복합 물질로 인해 두 개의 단순한 산화수은이 형성됩니다.


2. 질산 칼륨의 분해 - 하나의 복합 물질에서 하나의 단순 물질과 하나의 복합 물질이 형성됩니다.


3. 과망간산 칼륨의 분해 - 하나의 복합 물질에서 두 개의 복합 물질과 하나의 단순 물질, 즉 세 개의 새로운 물질이 형성됩니다.


유기화학에서 분해 반응은 실험실과 산업계에서 에틸렌 생산을 위한 반응 블록에서 고려될 수 있습니다.


1. 에탄올의 탈수(물 제거) 반응:


C2H5OH → CH2 =CH2 + H2O


2. 에탄의 탈수소화 반응(수소 제거):


CH3 -CH3 → CH2 =CH2 + H2


또는 CH 3 -CH 3 → 2C + ZN 2


3. 프로판 분해(쪼개짐) 반응:


CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 =CH 2 + CH 4


3. 치환 반응은 단순 물질의 원자가 복합 물질의 일부 ​​원소의 원자를 대체하는 반응입니다.


무기 화학에서 이러한 공정의 예는 예를 들어 금속의 특성을 특성화하는 반응 블록입니다.


1. 알칼리 또는 알칼리 토금속과 물의 상호 작용:


2Na + 2H2O = 2NaOH + H2


2. 용액 내 금속과 산의 상호 작용:


Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2


3. 용액 내 금속과 염의 상호 작용:


Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu


4. 금속열학:


2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Сr


유기화학의 연구대상은 단순한 물질이 아니라 화합물이다. 따라서 치환 반응의 예로서 포화 화합물, 특히 메탄의 가장 특징적인 특성, 즉 수소 원자가 할로겐 원자로 대체되는 능력을 제시합니다. 또 다른 예는 방향족 화합물(벤젠, 톨루엔, 아닐린)의 브롬화입니다.



C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

벤젠 → 브로모벤젠


유기 물질의 치환 반응의 특성에 주목합시다. 이러한 반응의 결과로 무기 화학에서와 같이 단순하고 복잡한 물질이 형성되지 않고 두 개의 복잡한 물질이 형성됩니다.


유기 화학에서 치환 반응에는 벤젠의 니트로화와 같은 두 가지 복합 물질 사이의 일부 반응도 포함됩니다. 공식적으로는 교환 반응입니다. 이것이 치환 반응이라는 사실은 그 메커니즘을 고려할 때만 분명해집니다.


4. 교환반응은 두 개의 복합물질이 그 성분을 교환하는 반응이다.


이러한 반응은 전해질의 특성을 특징으로 하며 용액에서는 Berthollet의 법칙에 따라 진행됩니다. 즉, 결과가 침전물, 가스 또는 약간 해리되는 물질(예: H 2 O)이 형성되는 경우에만 발생합니다.


무기 화학에서 이는 예를 들어 알칼리의 특성을 특징짓는 반응 블록이 될 수 있습니다.


1. 염분과 물이 생성되면서 일어나는 중화반응.


2. 가스 형성과 함께 발생하는 알칼리와 염의 반응.


3. 알칼리와 염의 반응으로 침전물이 형성됩니다.


CuSO4 + 2KOH = Cu(OH)2 + K2SO4


또는 이온 형태로:


구리 2+ + 2OH - = 구리(OH) 2


유기 화학에서는 예를 들어 아세트산의 특성을 특징짓는 반응 블록을 고려할 수 있습니다.


1. 약한 전해질 - H 2 O의 형성으로 발생하는 반응:


CH 3 COOH + NaOH → Na(CH3COO) + H 2 O


2. 가스 형성과 함께 발생하는 반응:


2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O


3. 침전물 형성과 함께 일어나는 반응:


2CH3COOH + K2SO3 → 2K(CH3COO) + H2SO3



2CH3COOH + SiO → 2CH3COO + H2SiO3

II. 물질을 형성하는 화학 원소의 산화 상태를 변화시킴으로써

이 기능을 기반으로 다음과 같은 반응이 구별됩니다.


1. 원소의 산화 상태 변화 또는 산화 환원 반응에 따라 발생하는 반응.


여기에는 모든 치환 반응을 포함한 많은 반응뿐만 아니라 적어도 하나의 단순 물질이 포함되는 결합 및 분해 반응이 포함됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

1. Mg0 + H + 2SO4 = Mg +2SO4 + H2



2. 2Mg0 + O02 = Mg +2O -2



복잡한 산화 환원 반응은 전자 균형 방법을 사용하여 구성됩니다.


2KMn +7O 4 + 16HCl - = 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O



유기 화학에서 산화 환원 반응의 놀라운 예는 알데히드의 특성입니다.


1. 해당 알코올로 환원됩니다.




알데키드는 상응하는 산으로 산화됩니다.




2. 화학 원소의 산화 상태를 변경하지 않고 발생하는 반응.


여기에는 예를 들어 모든 이온 교환 반응뿐만 아니라 많은 화합물 반응, 많은 분해 반응, 에스테르화 반응이 포함됩니다.


HCOOH + CHgOH = HCOOCH3 + H2O

III. 열 효과로

열 효과에 따라 반응은 발열 반응과 흡열 반응으로 구분됩니다.


1. 에너지 방출과 함께 발열 반응이 발생합니다.


여기에는 거의 모든 복합 반응이 포함됩니다. 드문 예외는 질소와 산소로부터 산화질소(II)를 합성하는 흡열 반응과 수소 가스와 고체 요오드의 반응입니다.


빛의 방출과 함께 발생하는 발열 반응은 연소 반응으로 분류됩니다. 에틸렌의 수소화는 발열 반응의 한 예입니다. 실온에서 작동됩니다.


2. 에너지를 흡수하면서 흡열반응이 일어납니다.


분명히 여기에는 거의 모든 분해 반응이 포함됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.


1. 석회석 소성


2. 부탄 분해


반응의 결과로 방출되거나 흡수되는 에너지의 양을 반응의 열 효과라고 하며, 이 효과를 나타내는 화학 반응 방정식을 열화학 방정식이라고 합니다.


H 2(g) + C 12(g) = 2HC 1(g) + 92.3 kJ


N 2 (g) + O 2 (g) = 2NO (g) - 90.4 kJ

IV. 반응물질의 응집상태(상조성)에 따라

반응 물질의 응집 상태에 따라 다음과 같이 구별됩니다.


1. 이종 반응 - 반응물과 반응 생성물이 서로 다른 응집 상태(다른 단계)에 있는 반응입니다.


2. 균질 반응 - 반응물과 반응 생성물이 동일한 응집 상태(동일한 단계)에 있는 반응입니다.

V. 촉매 참여에 의한

촉매의 참여에 따라 구별됩니다.


1. 촉매의 참여 없이 일어나는 비촉매 반응.


2. 촉매의 참여로 발생하는 촉매 반응. 살아있는 유기체의 세포에서 발생하는 모든 생화학 반응은 단백질 성질의 특수 생물학적 촉매인 효소의 참여로 발생하기 때문에 모두 촉매적이거나 더 정확하게는 효소적입니다. 화학 산업의 70% 이상이 촉매를 사용한다는 점에 주목해야 합니다.

6. 쪽으로

방향에 따라 다음과 같이 구분됩니다.


1. 비가역적 반응은 주어진 조건에서 한 방향으로만 발생합니다. 여기에는 침전물, 가스 또는 약간 해리되는 물질(물)의 형성을 수반하는 모든 교환 반응 및 모든 연소 반응이 포함됩니다.


2. 이러한 조건에서 가역반응은 두 개의 반대 방향으로 동시에 발생합니다. 그러한 반응의 압도적 다수는 다음과 같습니다.


유기 화학에서 가역성의 표시는 프로세스의 반의어인 이름에 반영됩니다.


수소화-탈수소화,


수화-탈수,


중합 - 해중합.


에스테르화(아시다시피 반대 과정을 가수분해라고 함)와 단백질, 에스테르, 탄수화물 및 폴리뉴클레오티드의 가수분해의 모든 반응은 가역적입니다. 이러한 과정의 가역성은 살아있는 유기체의 가장 중요한 특성인 신진대사의 기초가 됩니다.

Ⅶ. 흐름 메커니즘에 따라 구별됩니다.

1. 반응 중에 형성된 라디칼과 분자 사이에 라디칼 반응이 발생합니다.


이미 알고 있듯이 모든 반응에서는 오래된 화학 결합이 끊어지고 새로운 화학 결합이 형성됩니다. 출발 물질 분자의 결합을 끊는 방법에 따라 반응의 메커니즘(경로)이 결정됩니다. 물질이 공유 결합에 의해 형성되면 이 결합을 깨는 방법에는 용혈성과 이종분해성의 두 가지 방법이 있을 수 있습니다. 예를 들어, Cl 2, CH 4 등의 분자의 경우 결합의 용혈 절단이 실현되어 짝을 이루지 않은 전자, 즉 자유 라디칼이 있는 입자가 형성됩니다.


라디칼은 공유 전자쌍이 원자 간에 대략 동일하게 공유되는 결합이 깨질 때 가장 자주 형성됩니다(비극성 공유 결합). 그러나 많은 극성 결합도 비슷한 방식으로 깨질 수 있습니다. 특히 반응이 다음과 같이 일어날 때 그렇습니다. 예를 들어 위에서 논의한 공정의 경우 C 12와 CH 4의 상호 작용과 같이 기상 및 빛의 영향을받습니다. 라디칼은 다른 원자나 분자로부터 전자를 가져와 전자층을 완성하려는 경향이 있기 때문에 반응성이 매우 높습니다. 예를 들어, 염소 라디칼이 수소 분자와 충돌하면 수소 원자를 결합하는 공유 전자쌍이 끊어지고 수소 원자 중 하나와 공유 결합이 형성됩니다. 라디칼이 된 두 번째 수소 원자는 붕괴하는 Cl 2 분자에서 염소 원자의 짝을 이루지 않은 전자와 공통 전자쌍을 형성하여 새로운 수소 분자 등을 공격하는 염소 라디칼을 형성합니다.


일련의 연속적인 변환을 나타내는 반응을 연쇄 반응이라고 합니다. 연쇄 반응 이론의 발전을 위해 우리 동포 N. N. Semenov와 영국인 S. A. Hinshelwood라는 두 명의 뛰어난 화학자가 노벨상을 수상했습니다.
염소와 메탄 사이의 치환 반응은 비슷하게 진행됩니다.



대부분의 유기 및 무기 물질의 연소반응, 물, 암모니아의 합성, 에틸렌, 염화비닐의 중합 등은 라디칼 메커니즘에 의해 진행됩니다.

2. 이온 반응은 반응 중에 이미 존재하거나 형성된 이온 사이에서 발생합니다.

일반적인 이온 반응은 용액 내 전해질 간의 상호 작용입니다. 이온은 용액에서 전해질이 해리되는 동안뿐만 아니라 전기 방전, 가열 또는 방사선의 작용 하에서도 형성됩니다. 예를 들어, γ선은 물과 메탄 분자를 분자 이온으로 변환합니다.


또 다른 이온 메커니즘에 따르면 할로겐화 수소, 수소, 할로겐을 알켄에 첨가하는 반응, 알코올의 산화 및 탈수, 알코올 수산기를 할로겐으로 대체하는 반응이 발생합니다. 알데히드와 산의 성질을 특징짓는 반응. 이 경우, 극성 공유 결합의 이종 분해에 의해 이온이 형성됩니다.

Ⅷ. 에너지의 종류에 따라

반응을 시작하는 것은 구별됩니다:


1. 광화학 반응. 그들은 빛 에너지에 의해 시작됩니다. 위에서 논의한 HCl 합성의 광화학적 과정이나 메탄과 염소의 반응 외에도 여기에는 2차 대기 오염물질인 대류권의 오존 생성이 포함됩니다. 이 경우 주요 역할은 빛의 영향으로 산소 라디칼을 형성하는 산화질소(IV)입니다. 이 라디칼은 산소 분자와 상호 작용하여 오존을 생성합니다.


NO가 산소 분자와 상호 작용하여 동일한 NO 2를 형성하므로 빛이 충분할 때 오존 형성이 발생합니다. 오존 및 기타 2차 대기 오염 물질이 축적되면 광화학 스모그가 발생할 수 있습니다.


이러한 유형의 반응에는 식물 세포에서 발생하는 가장 중요한 과정인 광합성도 포함되며, 그 이름은 그 자체로 나타납니다.


2. 방사선 반응. 이는 X선, 핵 방사선(γ선, a입자 - He 2+ 등)과 같은 고에너지 방사선에 의해 시작됩니다. 방사선 반응의 도움으로 매우 빠른 방사성 중합, 방사선 분해(방사선 분해) 등이 수행됩니다.


예를 들어, 벤젠으로부터 2단계 페놀을 생산하는 대신 방사선의 영향으로 벤젠을 물과 반응시켜 얻을 수 있습니다. 이 경우, 물 분자로부터 라디칼 [OH]와 [H]가 형성되고, 이 분자와 벤젠이 반응하여 페놀을 형성합니다.


C 6 H 6 + 2[OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O


고무의 가황은 방사성 가황을 사용하여 유황 없이 수행할 수 있으며, 생성된 고무는 기존 고무보다 나쁘지 않습니다.


3. 전기화학 반응. 그것들은 전류에 의해 시작됩니다. 잘 알려진 전기 분해 반응 외에도 전기 합성 반응, 예를 들어 무기 산화제의 산업 생산 반응도 나타냅니다.


4. 열화학 반응. 그들은 열 에너지에 의해 시작됩니다. 여기에는 모든 흡열 반응과 많은 발열 반응이 포함되며, 이 반응의 시작에는 초기 열 공급, 즉 공정의 시작이 필요합니다.


위에서 논의한 화학 반응의 분류가 다이어그램에 반영되어 있습니다.


다른 모든 분류와 마찬가지로 화학 반응의 분류는 조건부입니다. 과학자들은 확인된 특성에 따라 반응을 특정 유형으로 나누는 데 동의했습니다. 그러나 대부분의 화학적 변형은 여러 유형으로 분류될 수 있습니다. 예를 들어, 암모니아 합성 과정을 특성화해 보겠습니다.


이것은 시스템의 압력 감소와 함께 발생하는 복합 반응, 산화 환원, 발열, 가역적, 촉매적, 이질적 (보다 정확하게는 이질적 촉매)입니다. 프로세스를 성공적으로 관리하려면 제공된 모든 정보를 고려해야 합니다. 특정 화학 반응은 항상 다중 정성적이며 다양한 특성이 특징입니다.


무기 및 유기 화학의 화학 반응 분류

화학 반응 또는 화학 현상은 그 결과 일부 물질로부터 구성 및/또는 구조가 다른 다른 물질이 형성되는 과정입니다.

화학 반응 중에 물질의 변화가 필연적으로 발생하며, 오래된 결합이 끊어지고 원자 사이에 새로운 결합이 형성됩니다.

화학반응은 다음과 구별되어야 한다. 핵반응.화학 반응의 결과로 각 화학 원소의 총 원자 수와 동위 원소 조성은 변하지 않습니다. 핵 반응은 다른 문제입니다. 예를 들어 알루미늄이 마그네슘으로 변환되는 것과 같이 다른 핵 또는 기본 입자와의 상호 작용의 결과로 원자핵이 변환되는 과정입니다.

$↙(13)↖(27)(Al)+ ()↙(1)↖(1)(H)=()↙(12)↖(24)(Mg)+()↙(2)↖(4 )(그는)$

화학 반응의 분류는 다면적입니다. 다양한 기능을 기반으로 할 수 있습니다. 그러나 이러한 특성에는 무기 물질과 유기 물질 간의 반응이 포함될 수 있습니다.

다양한 기준에 따라 화학 반응의 분류를 고려해 봅시다.

반응물의 수와 조성에 따른 화학 반응의 분류. 물질의 조성이 변하지 않고 일어나는 반응

무기 화학에서 이러한 반응에는 하나의 화학 원소의 동소체 변형을 얻는 과정이 포함됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

$С_((흑연))⇄С_((다이아몬드))$

$S_((마름모형))⇄S_((단사정형))$

$Р_((흰색))⇄Р_((빨간색))$

$Sn_((백색 주석))⇄Sn_((회색 주석))$

$3О_(2(산소))⇄2О_(3(오존))$.

유기 화학에서 이러한 유형의 반응에는 물질 분자의 질적 구성뿐만 아니라 정량적 구성도 변경하지 않고 발생하는 이성질화 반응이 포함될 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

1. 알칸의 이성질체화.

알칸의 이성질체화 반응은 실용적으로 매우 중요합니다. 이소 구조의 탄화수소는 폭발 능력이 낮습니다.

2. 알켄의 이성질체화.

3. 알킨 이성질체화(A.E. Favorsky의 반응).

4. 할로알칸의 이성질체화(A.E. Favorsky).

5. 가열에 의한 시안산암모늄의 이성질체화.

요소는 1882년 F. Wöhler에 의해 가열될 때 시안산암모늄을 이성질체화하여 처음 합성되었습니다.

물질의 조성이 변화하면서 일어나는 반응

이러한 반응의 네 가지 유형은 결합, 분해, 치환 및 교환으로 구분할 수 있습니다.

1. 복합반응- 두 가지 이상의 물질이 결합하여 하나의 복합물질이 형성되는 반응입니다.

무기 화학에서는 황으로부터 황산을 생산하는 반응의 예를 사용하여 다양한 화합물 반응을 고려할 수 있습니다.

1) 황산화물(IV)을 얻는 단계:

$S+O_2=SO_2$ - 두 개의 단순 물질로 인해 하나의 복합 물질이 형성됩니다.

2) 황산화물(VI)을 얻는 단계:

$2SO_2+O_2(⇄)↖(t,p,cat.)2SO_3$ - 하나의 복합 물질이 단순 물질과 복합 물질로 구성됩니다.

3) 황산을 얻는다:

$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ - 두 개의 복합 물질이 하나의 복합 물질을 형성합니다.

두 개 이상의 초기 물질로부터 하나의 복합 물질이 형성되는 복합 반응의 예는 질산을 생성하는 최종 단계입니다.

$4NO_2+O_2+2H_2O=4HNO_3$.

유기화학에서는 결합반응을 흔히 첨가반응이라고 부른다. 이러한 다양한 반응은 불포화 물질(예: 에틸렌)의 특성을 특성화하는 반응 블록의 예를 사용하여 고려할 수 있습니다.

1) 수소화 반응 - 수소 첨가:

$CH_2(=)↙(에텐)CH_2+H_2(→)↖(Ni,t°)CH_3(-)↙(에탄)CH_3;$

2) 수화 반응 - 물 첨가:

$CH_2(=)↙(에텐)CH_2+H_2O(→)↖(H_3PO_4,t°)(C_2H_5OH)↙(에탄올);$

3) 중합 반응:

$(nCH_2=CH_2)↙(에틸렌)(→)↖(p,cat.,t°)((-CH_2-CH_2-)_n)↙(폴리에틸렌)$

2. 분해 반응- 하나의 복합물질로부터 여러 개의 새로운 물질이 생성되는 반응입니다.

무기 화학에서는 실험실 방법으로 산소를 생성하는 반응 블록의 예를 사용하여 이러한 다양한 반응을 고려할 수 있습니다.

1) 산화수은(II)의 분해:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$ - 하나의 복합 물질로 인해 두 개의 단순한 물질이 형성됩니다.

2) 질산칼륨의 분해:

$2KNO_3(→)↖(t°)2KNO_2+O_2$ - 하나의 복합 물질에서 하나의 단순 물질과 하나의 복합 물질이 형성됩니다.

3) 과망간산칼륨의 분해:

$2KMnO_4(→)↖(t°)K_2MnO_4+MnO_2+O_2$ - 하나의 복합 물질에서 두 개의 복합 물질과 하나의 단순 물질이 형성됩니다. 세 가지 새로운 물질.

유기 화학에서는 실험실 및 산업 분야에서 에틸렌 생산을 위한 반응 블록의 예를 사용하여 분해 반응을 고려할 수 있습니다.

1) 에탄올의 탈수 반응(물 제거):

$C_2H_5OH(→)↖(H_2SO_4,t°)CH_2=CH_2+H_2O;$

2) 에탄의 탈수소화 반응(수소 제거):

$CH_3—CH_3(→)↖(Cr_2O_3,500°C)CH_2=CH_2+H_2;$

3) 프로판 분해 반응:

$CH_3-CH_2CH_3(→)↖(t°)CH_2=CH_2+CH_4.$

3. 대체 반응- 이는 단순 물질의 원자가 복합 물질의 원소 원자를 대체하는 반응입니다.

무기 화학에서 이러한 공정의 예는 예를 들어 금속의 특성을 특성화하는 반응 블록입니다.

1) 알칼리 및 알칼리 토금속과 물의 상호 작용:

$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2$

2) 용액 내 금속과 산의 상호 작용:

$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2$;

3) 용액 내 금속과 염의 상호 작용:

$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$

4) 금속열학:

$2Al+Cr_2O_3(→)↖(t°)Al_2O_3+2Cr$.

유기화학의 연구대상은 단순한 물질이 아니라 화합물이다. 따라서 치환 반응의 예로서 포화 화합물, 특히 메탄의 가장 특징적인 특성, 즉 수소 원자가 할로겐 원자로 대체되는 능력을 제시합니다.

$CH_4+Cl_2(→)↖(hν)(CH_3Cl)↙(클로로메탄)+HCl$,

$CH_3Cl+Cl_2→(CH_2Cl_2)↙(디클로로메탄)+HCl$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→(CHCl_3)↙(트리클로로메탄)+HCl$,

$CHCl_3+Cl_2→(CCl_4)↙(사염화탄소)+HCl$.

또 다른 예는 방향족 화합물(벤젠, 톨루엔, 아닐린)의 브롬화입니다.

유기 물질의 치환 반응의 특성에 주목합시다. 이러한 반응의 결과로 무기 화학에서와 같이 단순하고 복잡한 물질이 형성되지 않고 두 개의 복잡한 물질이 형성됩니다.

유기 화학에서 치환 반응에는 벤젠의 니트로화와 같은 두 가지 복합 물질 사이의 일부 반응도 포함됩니다.

$C_6H_6+(HNO_3)↙(벤젠)(→)↖(H_2SO_4(농도),t°)(C_6H_5NO_2)↙(니트로벤젠)+H_2O$

공식적으로는 교환 반응입니다. 이것이 치환 반응이라는 사실은 그 메커니즘을 고려할 때만 분명해집니다.

4. 교환반응- 두 개의 복합 물질이 구성 부분을 교환하는 반응입니다.

이러한 반응은 전해질의 특성을 특징으로 하며 용액에서는 Berthollet의 법칙에 따라 진행됩니다. 결과적으로 침전물, 가스 또는 약간 해리되는 물질(예: $H_2O$)이 형성되는 경우에만 가능합니다.

무기 화학에서 이는 예를 들어 알칼리의 특성을 특징짓는 반응 블록이 될 수 있습니다.

1) 염과 물의 형성과 함께 일어나는 중화 반응:

$NaOH+HNO_3=NaNO_3+H_2O$

또는 이온 형태로:

$OH^(-)+H^(+)=H_2O$;

2) 가스 형성과 함께 발생하는 알칼리와 염 사이의 반응:

$2NH_4Cl+Ca(OH)_2=CaCl_2+2NH_3+2H_2O$

또는 이온 형태로:

$NH_4^(+)+OH^(-)=NH_3+H_2O$;

3) 침전물 형성과 함께 발생하는 알칼리와 염 사이의 반응:

$CuSO_4+2KOH=Cu(OH)_2↓+K_2SO_4$

또는 이온 형태로:

$Cu^(2+)+2OH^(-)=Cu(OH)_2↓$

유기 화학에서는 예를 들어 아세트산의 특성을 특징짓는 반응 블록을 고려할 수 있습니다.

1) 약한 전해질($H_2O$)이 형성되면서 일어나는 반응:

$CH_3COOH+NaOH⇄NaCH_3COO+H_2O$

$CH_3COOH+OH^(-)⇄CH_3COO^(-)+H_2O$;

2) 가스 형성과 함께 일어나는 반응:

$2CH_3COOH+CaCO_3=2CH_3COO^(-)+Ca^(2+)+CO_2+H_2O$;

3) 침전물 형성과 함께 일어나는 반응:

$2CH_3COOH+K_2SiO_3=2KCH_3COO+H_2SiO_3↓$

$2CH_3COOH+SiO_3^(−)=2CH_3COO^(−)+H_2SiO_3↓$.

물질을 구성하는 화학원소의 산화상태 변화에 따른 화학반응의 분류

원소의 산화 상태 변화 또는 산화 환원 반응으로 발생하는 반응.

여기에는 모든 치환 반응을 포함한 많은 반응뿐만 아니라 적어도 하나의 단순 물질이 포함되는 결합 및 분해 반응이 포함됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

1.$(Mg)↖(0)+(2H)↖(+1)+SO_4^(-2)=(Mg)↖(+2)SO_4+(H_2)↖(0)$

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(환원제)(→)↖(산화)(Mg)↖(+2)$

$((2H)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(산화제)(→)↖(환원)(H_2)↖(0)$

2.$(2Mg)↖(0)+(O_2)↖(0)=(2Mg)↖(+2)(O)↖(-2)$

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(환원제)(→)↖(산화)(Mg)↖(+2)|4|2$

$((O_2)↖(0)+4(e)↖(-))↙(산화제)(→)↖(환원)(2O)↖(-2)|2|1$

기억하시는 것처럼 복잡한 산화 환원 반응은 전자 균형 방법을 사용하여 컴파일됩니다.

$(2Fe)↖(0)+6H_2(S)↖(+6)O_(4(k))=(Fe_2)↖(+3)(SO_4)_3+3(S)↖(+4)O_2+ 6H_2O $

$((Fe)↖(0)-3(e)↖(-))↙(환원제)(→)↖(산화)(Fe)↖(+3)|2$

$((S)↖(+6)+2(e)↖(-))↙(산화제)(→)↖(환원)(S)↖(+4)|3$

유기 화학에서 산화 환원 반응의 놀라운 예는 알데히드의 특성입니다.

1. 알데히드는 상응하는 알코올로 환원됩니다.

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(H_2)↖(0))↙(\text"아세트알데히드") ( →)↖(Ni,t°)(CH_3-(C)↖(-1)(H_2)↖(+1)(O)↖(-2)(H)↖(+1))↙(\text " 에틸알코올")$

$((C)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(산화제)(→)↖(환원)(C)↖(-1)|1$

$((H_2)↖(0)-2(e)↖(-))↙(환원제)(→)↖(산화)2(H)↖(+1)|1$

2. 알데히드는 상응하는 산으로 산화됩니다.

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(Ag_2)↖(+1)(O)↖(-2)) ↙(\text"아세트알데히드"))(→)↖(t°)(CH_3-(Ag)↖(0)(C)↖(+3)(O)↖(-2)(OH)↖(-2 +1)+2(Ag)↖(0)↓)↙(\text"에틸 알코올")$

$((C)↖(+1)-2(e)↖(-))↙(환원제)(→)↖(산화)(C)↖(+3)|1$

$(2(Ag)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(산화제)(→)↖(환원)2(Ag)↖(0)|1$

화학 원소의 산화 상태를 변경하지 않고 발생하는 반응.

여기에는 예를 들어 모든 이온 교환 반응과 다음이 포함됩니다.

  • 많은 복합 반응:

$Li_2O+H_2O=2LiOH;$

  • 많은 분해 반응:

$2Fe(OH)_3(→)↖(t°)Fe_2O_3+3H_2O;$

  • 에스테르화 반응:

$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.

열 효과에 따른 화학 반응 분류

열 효과에 따라 반응은 발열 반응과 흡열 반응으로 구분됩니다.

발열 반응.

이러한 반응은 에너지 방출과 함께 발생합니다.

여기에는 거의 모든 복합 반응이 포함됩니다. 드문 예외는 질소와 산소로부터 산화질소(II)를 합성하는 흡열 반응과 수소 가스와 고체 요오드의 반응입니다.

$N_2+O_2=2NO - Q$,

$H_(2(g))+I(2(t))=2HI - Q$.

빛의 방출과 함께 발생하는 발열 반응은 연소 반응으로 분류됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

$4P+5O_2=2P_2O_5+Q,$

$CH_4+2O_2=CO_2+2H_2O+Q$.

에틸렌의 수소화는 발열 반응의 예입니다.

$CH_2=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3-CH_3+Q$

실온에서 작동됩니다.

흡열 반응

이러한 반응은 에너지 흡수와 함께 발생합니다.

분명히 여기에는 거의 모든 분해 반응이 포함됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

a) 석회석의 하소:

$CaCO_3(→)↖(t°)CaO+CO_2-Q;$

b) 부탄 분해:

반응의 결과로 방출되거나 흡수되는 에너지의 양을 에너지라고 합니다. 반응의 열 효과, 이 효과를 나타내는 화학 반응 방정식은 다음과 같습니다. 열화학 방정식, 예를 들어:

$H_(2(g))+Cl_(2(g))=2HCl_((g))+92.3 kJ,$

$N_(2(g))+O_(2(g))=2NO_((g)) - 90.4kJ$.

반응물질의 응집상태(상조성)에 따른 화학반응의 분류

이질적인 반응.

이는 반응물과 반응 생성물이 서로 다른 응집 상태(상이 다른 단계)에 있는 반응입니다.

$2Al_((t))+3CuCl_(2(sol))=3Cu_((t))+2AlCl_(3(sol))$,

$CaC_(2(t))+2H_2O_((l))=C_2H_2+Ca(OH)_(2(용액))$.

균질한 반응.

이는 반응물과 반응 생성물이 동일한 응집 상태(동일한 단계)에 있는 반응입니다.

촉매의 참여에 따른 화학반응의 분류

비촉매 반응.

비촉매반응이 일어난다 촉매제의 참여 없이:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$,

$C_2H_4+3O_2(→)↖(t°)2CO_2+2H_2O$.

촉매 반응.

촉매 반응이 진행 중입니다. 촉매제의 참여로 :

$2KClO_3(→)↖(MnO_2,t°)2KCl+3O_2,$

$(C_2H_5OH)↙(에탄올)(→)↖(H_2SO-4,t°)(CH_2=CH_2)↙(에텐)+H_2O$

살아있는 유기체의 세포에서 발생하는 모든 생물학적 반응은 단백질 성질의 특수 생물학적 촉매인 효소의 참여로 발생하기 때문에 모두 촉매적이거나 더 정확하게는 효소.

화학 산업의 70% 이상이 촉매를 사용한다는 점에 유의해야 합니다.

방향에 따른 화학 반응의 분류

되돌릴 수 없는 반응.

되돌릴 수 없는 반응 이러한 조건에서는 한 방향으로만 흐릅니다.

여기에는 침전물, 가스 또는 약간 해리되는 물질(물)의 형성을 수반하는 모든 교환 반응 및 모든 연소 반응이 포함됩니다.

가역적 반응.

이러한 조건에서 가역적 반응은 두 개의 반대 방향으로 동시에 발생합니다.

그러한 반응의 압도적 다수는 다음과 같습니다.

유기화학에서 가역성의 표시는 공정의 반의어에 반영됩니다.

  • 수소화 - 탈수소화;
  • 수화-탈수;
  • 중합 - 해중합.

에스테르화(아시다시피 반대 과정을 가수분해라고 함)와 단백질, 에스테르, 탄수화물 및 폴리뉴클레오티드의 가수분해의 모든 반응은 가역적입니다. 가역성은 살아있는 유기체에서 가장 중요한 과정인 신진대사의 기초가 됩니다.

물질의 화학적 성질은 다양한 화학반응을 통해 드러난다.

구성 및/또는 구조의 변화를 수반하는 물질의 변형을 화학 반응이라고 합니다. 다음과 같은 정의가 종종 발견됩니다. 화학 반응은 초기 물질(시약)을 최종 물질(산물)로 변환하는 과정입니다.

화학 반응은 출발 물질과 반응 생성물의 공식을 포함하는 화학 반응식과 도표를 사용하여 작성됩니다. 화학반응식에서는 도표와 달리 각 원소의 원자수가 왼쪽과 오른쪽이 동일하며 이는 질량보존의 법칙을 반영한다.

방정식의 왼쪽에는 출발 물질(시약)의 공식이 기록되고, 오른쪽에는 화학 반응의 결과로 얻은 물질(반응 생성물, 최종 물질)이 기록됩니다. 왼쪽과 오른쪽을 연결하는 등호는 반응에 참여하는 물질의 전체 원자 수가 일정하다는 것을 나타냅니다. 이는 반응물과 반응 생성물 사이의 정량적 관계를 보여주는 공식 앞에 정수 화학양론적 계수를 배치함으로써 달성됩니다.

화학 반응식에는 반응 특성에 대한 추가 정보가 포함될 수 있습니다. 외부 영향(온도, 압력, 방사선 등)의 영향으로 화학 반응이 발생하는 경우 이는 일반적으로 등호 위(또는 "아래")의 해당 기호로 표시됩니다.

수많은 화학 반응은 매우 특정한 특성을 갖는 여러 유형의 반응으로 그룹화될 수 있습니다.

다음 분류 기준을 선택할 수 있습니다.

  • 1. 출발물질과 반응산물의 수와 조성.
  • 2. 시약 및 반응 생성물의 물리적 상태.
  • 3. 반응 참가자가 위치한 단계의 수.
  • 4. 전달된 입자의 성질.
  • 5. 반응이 정방향과 역방향으로 일어날 가능성.
  • 6. 열 효과의 표시는 모든 반응을 다음과 같이 나눕니다. 엑소 효과로 발생하는 발열 반응 - 열 형태의 에너지 방출(Q>0, ?H

엔도 효과로 발생하는 흡열 반응 - 열 형태의 에너지 흡수 (Q<0, ?H >0):

이러한 반응은 열화학으로 분류됩니다.

각 반응 유형을 자세히 살펴보겠습니다.

시약 및 최종 물질의 수와 구성에 따른 분류

1. 복합반응

화합물이 상대적으로 단순한 조성의 여러 반응 물질과 반응하면 더 복잡한 조성의 한 물질이 생성됩니다.

일반적으로 이러한 반응에는 열 방출이 수반됩니다. 보다 안정적이고 에너지가 덜 풍부한 화합물이 형성됩니다.

단순 물질 화합물의 반응은 본질적으로 항상 산화 환원입니다. 복합 물질 사이에서 발생하는 복합 반응은 원자가 변화 없이 발생할 수 있습니다.

또한 산화환원으로 분류됩니다.

2. 분해반응

분해 반응은 하나의 복합 물질로부터 여러 화합물을 형성합니다.

A = B + C + D.

복합 물질의 분해 생성물은 단순 물질과 복합 물질 모두일 수 있습니다. 원자가 상태를 변경하지 않고 발생하는 분해 반응 중에서 주목할만한 것은 결정질 수화물, 염기, 산 및 산소 함유 산 염의 분해입니다.

산화환원 분해 반응에는 더 높은 산화 상태의 원소에 의해 형성된 산화물, 산 및 염의 분해가 포함됩니다.

산화환원 분해 반응은 특히 질산염의 특징입니다.

유기화학에서의 분해반응을 크래킹(cracking)이라고 합니다.

또는 탈수소화

3. 치환반응

치환 반응에서는 일반적으로 단순한 물질이 복잡한 물질과 반응하여 또 다른 단순 물질과 또 다른 복잡한 물질을 형성합니다.

A + BC = AB + C.

이러한 반응은 압도적으로 산화환원 반응에 속합니다.

원자의 원자가 상태 변화를 수반하지 않는 치환 반응의 예는 극히 적습니다. 기체 또는 휘발성 무수물에 해당하는 산소 함유 산 염과 이산화 규소의 반응에 주목해야합니다.

CaCO3+ SiO2 = CaSiO3 + CO2,

때때로 이러한 반응은 교환 반응으로 간주됩니다.

4. 교환반응

교환 반응은 두 화합물이 서로 성분을 교환하는 반응입니다.

AB + CD = AD + CB.

치환 반응 중에 산화 환원 과정이 발생하면 원자의 원자가 상태를 변경하지 않고 항상 교환 반응이 발생합니다. 이것은 산화물, 염기, 산 및 염과 같은 복합 물질 간의 가장 일반적인 반응 그룹입니다.

이러한 교환 반응의 특별한 경우는 중화 반응입니다.

일반적으로 이러한 반응은 화학 평형의 법칙을 따르며 최소한 하나의 물질이 기체, 휘발성 물질, 침전물 또는 저해리성(용액의 경우) 화합물 형태로 반응 영역에서 제거되는 방향으로 진행됩니다.


5. 전달 반응.

전달 반응에서 원자 또는 원자 그룹은 한 구조 단위에서 다른 구조 단위로 이동합니다.

예를 들어:

  • 1. 화학 반응은 반응물의 수와 구성이 다릅니다.
    • a) 상호 작용하는 물질의 구성을 변경하지 않고 발생하는 반응: 무기 화학에서 이러한 화학 반응의 예는 동일한 화학 원소의 동소체 변형을 변경하는 과정입니다(흑연은 다이아몬드로, 산소는 오존으로 변함).

유기 화학에서는 시약의 질적 구성뿐만 아니라 정량적 구성도 변화시키지 않고 발생하는 알칸, 알켄, 알킨 등의 이성질화 반응을 예로 들 수 있습니다.

  • b) 물질 구성의 변화로 발생하는 화학 반응: 연결, 대체, 교환 및 분해 반응.
  • 2. 반응은 화학 반응에서 상호 작용하는 화학 원소의 산화 상태 변화에 따라 분류될 수 있습니다.
    • a) 산화 상태의 변화에 ​​따라 산화 환원 화학 반응이 발생합니다.
    • b) 반응물의 산화 상태를 변화시키지 않는 반응.
  • 3. 화학반응은 원자나 분자의 상호작용으로 인한 열효과에 따라 분류되기도 합니다.
    • a) 발열 - 열 (또는 에너지) 방출로;
    • b) 흡열 - 에너지 흡수.
  • 4. 상호 작용 과정에서 촉매의 참여에 따라 화학 반응은 촉매 반응과 비촉매 반응으로 구분됩니다(모든 반응의 70% 이상이 촉매 반응입니다).
  • 5. 서로 다른 응집 상태의 물질의 반응 존재에 따라 화학 반응은 이질성(시약과 생성물이 서로 다른 응집 상태에 있음)과 균질성(모든 반응물과 생성물이 하나의 상에 존재함)으로 구분됩니다.
  • 6. 흐름 방향에 따라 화학 반응은 가역적(양방향으로 진행) 또는 비가역적일 수 있습니다.
  • 7. 화학 반응은 반응을 시작하는 에너지 유형에 따라 광화학, 방사선, 열화학, 전기화학으로 분류됩니다.
  • 4. 화학 반응 속도에 영향을 미치는 요인
  • 1. 반응 물질의 성질. 화학 결합의 특성과 시약 분자의 구조가 중요한 역할을 합니다. 반응은 덜 강한 결합이 파괴되고 더 강한 결합을 가진 물질이 형성되는 방향으로 진행됩니다. 따라서 H2와 N2 분자의 결합을 끊으려면 높은 에너지가 필요합니다. 그러한 분자는 약간 반응성이 있습니다. 극성이 높은 분자(HCl, H2O)의 결합을 끊는 데는 에너지가 덜 필요하고 반응 속도는 훨씬 빠릅니다. 전해질 용액 내 이온 간의 반응은 거의 즉각적으로 발생합니다.

불소는 실온에서 폭발적으로 수소와 반응하고, 브롬은 가열하면 천천히 수소와 반응합니다.

산화칼슘은 물과 격렬하게 반응하여 열을 방출합니다. 산화구리 - 반응하지 않습니다.

2. 집중력. 농도(단위 부피당 입자 수)가 증가하면 반응 물질 분자의 충돌이 더 자주 발생하여 반응 속도가 증가합니다.

대량 작용의 법칙 - 화학 반응 속도는 반응 물질의 농도 곱에 정비례합니다.

A+B 유형의 1단계 균질 반응을 원하시나요? 반응 생성물의 경우, 이 법칙은 다음 방정식으로 표현됩니다.

여기서 v는 반응 속도입니다. cA 및 cB - 물질 A 및 B의 농도, mol/l;

k는 반응속도상수라고 불리는 비례계수이다.

반응 속도 상수 k는 반응물의 성질, 온도 및 촉매에 따라 달라지지만 반응물의 농도에는 의존하지 않습니다.

속도 상수의 물리적 의미는 반응물의 단위 농도에서의 반응 속도와 같다는 것입니다.

불균일 반응의 경우 반응 속도 표현에 고체상의 농도가 포함되지 않습니다.

3. 온도. 온도가 10°C 올라갈 때마다 반응 속도는 2~4배 증가합니다(반트 호프의 법칙). 온도가 t1에서 t2로 증가함에 따라 반응 속도의 변화는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

(여기서 Vt2와 Vt1은 각각 온도 t2와 t1에서의 반응 속도이고 g는 이 반응의 온도 계수입니다).

Van't Hoff의 법칙은 좁은 온도 범위에서만 적용 가능합니다. Arrhenius 방정식이 더 정확합니다.

여기서 A는 반응 물질의 성질에 따라 달라지는 상수입니다.

R은 보편적인 기체 상수입니다.

Ea는 활성화 에너지입니다. 충돌이 화학적 변형을 일으키기 위해 충돌하는 분자가 가져야 하는 에너지.

화학 반응의 에너지 다이어그램.

쌀. 1

A - 시약, B - 활성화된 복합체(전이 상태), C - 제품.

활성화 에너지 Ea가 높을수록 온도가 증가함에 따라 반응 속도가 증가합니다.

  • 4. 반응 물질의 표면에 접촉하십시오. 이종 시스템(물질이 서로 다른 응집 상태에 있는 경우)의 경우 접촉 표면이 클수록 반응이 더 빠르게 발생합니다. 고체의 표면적은 분쇄하여 늘릴 수 있고, 용해성 물질의 경우 용해하여 표면적을 늘릴 수 있습니다.
  • 5. 촉매작용. 반응에 참여하고 속도를 증가시키며 반응이 끝날 때 변하지 않은 상태로 유지되는 물질을 촉매라고 합니다. 촉매의 작용 메커니즘은 중간체 화합물의 형성으로 인한 반응의 활성화 에너지 감소와 관련이 있습니다. 균질 촉매작용에서는 시약과 촉매가 하나의 상(동일한 응집 상태에 있음)을 구성하고, 불균일 촉매작용에서는 서로 다른 상(다른 응집 상태에 있음)을 구성합니다. 어떤 경우에는 반응 매질에 억제제를 추가하여 바람직하지 않은 화학 공정의 발생을 급격히 늦출 수 있습니다(“음성 촉매” 현상).
  • 5. 화학평형의 법칙

화학 평형은 하나 이상의 화학 반응이 가역적으로 발생하고 각 정방향-역반응 쌍의 속도가 동일한 화학 시스템의 상태입니다. 화학 평형 상태에 있는 시스템의 경우 시약의 농도, 온도 및 시스템의 기타 매개변수는 시간이 지나도 변하지 않습니다.

평형 상태에서는 순방향 반응과 역방향 반응의 속도가 동일해집니다.

화학 평형 위치는 온도, 압력 및 농도와 같은 반응 매개변수에 따라 달라집니다. 이러한 요인들이 화학 반응에 미치는 영향은 1885년 프랑스 과학자 Le Chatelier가 일반적인 용어로 표현한 패턴을 따릅니다.

각 가역 반응에서 방향 중 하나는 발열 과정에 해당하고 다른 방향은 흡열 과정에 해당합니다.

정반응은 발열반응이고, 역반응은 흡열반응이다.

온도 변화가 화학 평형 위치에 미치는 영향은 다음 규칙을 따릅니다. 온도가 증가하면 화학 평형은 흡열 반응 방향으로 이동하고, 온도가 감소하면 발열 반응 방향으로 이동합니다.

출발 물질에서 생성물로 전환되는 동안 물질 양의 변화로 인한 부피 변화를 수반하는 기체 물질과 관련된 모든 반응에서 평형 위치는 시스템의 압력에 의해 영향을 받습니다.

평형 위치에 대한 압력의 영향에는 다음 규칙이 적용됩니다. 압력이 증가함에 따라 평형은 더 작은 부피의 물질(또는 출발 생성물)의 형성 방향으로 이동합니다. 압력이 감소함에 따라 평형은 더 큰 부피를 가진 물질의 형성쪽으로 이동합니다.

따라서 출발 물질에서 제품으로 전환하는 동안 가스의 양이 절반으로 줄었습니다.

평형 상태에 대한 집중의 영향에는 다음 규칙이 적용됩니다.

출발 물질 중 하나의 농도가 증가하면 평형은 반응 생성물 형성 쪽으로 이동합니다.

반응 생성물 중 하나의 농도가 증가하면 평형은 출발 물질의 형성 쪽으로 이동합니다.

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