Поняття про те, які бувають типи хімічних реакцій, нерозривно пов`язане з базовим знанням предмета, який в обов`язковому порядку викладається в школі. На відміну від фізичних метаморфоз, в хімії відбувається перетворення речовини з одного або декількох в інше або кілька інших. На цьому і засновані практично всі типи хімічних реакцій.
Фактори хімічної реакції
На сьогоднішній день визначено досить велика кількість реакцій, які так чи інакше відносяться до галузі хімії і фізики. Однак класифікація хімічних реакцій така, що про них можна судити за деякими основними ознаками. Найчастіше це ознаки візуального характеру.
Наприклад, найпростішим способом визначити, пройшла хімічна реакція чи ні, можна назвати зміна кольору речовини або розчину, випадання осаду, виділення газу і т.д. Все це неважко помітити, як то кажуть, навіть на око. У деяких випадках такий метод не спрацьовує. Зокрема, це стосується рідких реагентів типу кислот і лугів при розчиненні в воді. Хоча цей процес і відноситься суто до фізичних процесів, проте гідратація або гідроліз розглядаються саме з точки зору такої науки, як хімія. Хімічні реакції визначаються додатковими засобами. Наприклад, якщо зайнятися визначенням pH розчину, тут візуально нічого видно не буде. Для індикації використовуються розчини або лакмусова бумага, яка забарвлюється в певний колір залежно від кислотності середовища.
Однак тільки візуальними ефектами визначення не обмежується. Тому підтвердженням можуть служити і інші не менш помітні фактори, які проявляються при перебігу або закінчення процесу. І їх існує досить багато.
Не менш цікавим ознакою є підвищення температури або стати причиною пожежі з`єднання. Досить згадати шкільні досліди, коли шматочок калію кидають у воду, після чого відбувається виділення водню. Якщо взяти досить великий шматок цього металу і потрібну кількість води, можна домогтися навіть того, що просто станеться вибух неймовірної сили. Зауважте, такі випадки в історії, на жаль, не поодинокі.
Основні типи хімічних реакцій
Що стосується того, які типи хімічних реакцій можна виділити на сучасному етапі розвитку науки хімії, то тут можна для початку згадати, що процеси спочатку і умовно можна розділити на гомогенні і гетерогенні. Гомогенні процеси відбуваються в одній фазі (скажімо, рідина), а гетерогенні реакції в якості основних реагентів використовують кілька станів речовини (рідина, тверда речовина, газ і т.д.).
Але такий поділ на типи хімічних процесів є далеко не єдиним, оскільки тут потрібно брати до уваги саме перетворення речовин, що беруть участь в реакції, з одного в інше.
Ті ж алхіміки намагалися колись отримати золото зі свинцю. Насправді цей процес до хімії можна віднести досить опосередковано.
По суті перетворення одного елемента в інший відноситься, швидше, до області ядерної фізики. Сьогодні можна зробити такий процес, проте золото, одержуване таким способом, стає дуже сильно радіоактивним, неймовірно дорогим, і до використання просто непридатне.
Однак в основному розумінні поділу на класи хімічних реакцій варто виділити найбільш поширені типи. За основу прийнято чотири основні класи: реакції сполучення, розкладу, заміщення і іонного обміну. Є ще й п`ятий тип, який не вписується за своєю суттю ні в один з вище перерахованих класів. Це окислювально-відновні реакції, в яких, як правило, основним реагентом виступає перманганат калію (KMnO4), Що вважається нарівні з кислотами одним з найсильніших окислювачів, відомих людству.
реакції з`єднання
Якщо говорити про те, що собою представляють умови хімічних реакцій цього типу, умовно сам процес можна представити у вигляді якогось математичного виразу. Припустимо, у нас є два речовини. Умовно позначимо їх як «A» і «B». В даному випадку реакція буде мати вигляд такої формули:
A + B = AB
Як уже зрозуміло, відбувається просто злиття двох компонентів (неважливо, прості це або складні речовини, що представляють собою з`єднання).
Найпростішим прикладом може бути утворення оксидів. наприклад:
S + O2 = SO2
реакції розкладання
Власне, класифікація хімічних реакцій неможлива без розуміння процесів розкладання. Виходячи з вищенаведеного прикладу, сам процес можна представити у вигляді формули:
X = AB - A - B,
де AB - початкова речовина, а A і B - інгредієнти, на які воно буде розкладено. Відповідно, X - це результат, який представляє собою два компонента A і B, по завершенні реакції не реагують між собою.
реакції заміщення
Умови хімічних реакцій з заміщенням теж мають свої особливості. Спираючись на просту математику, цей тип процесів можна описати таким прикладом:
Припустимо, що у нас є якесь з`єднання у вигляді двох компонентів «AB» і якась речовина «C». В даному поданні реакція заміщення матиме вигляд:
AB + C = AC + B або AB + C = BC + A.
Іншими словами відбувається звичайне заміщення одного або декількох компонентів на інший.
Реакції іонного обміну
Швидкість хімічної реакції найкраще пояснити на прикладі реакцій іонного обміну, коли реагенти обмінюються іонами (зарядженими частинками). В даному випадку вона може бути максимальною, оскільки перетворення однієї речовини в іншу відбувається на молекулярному рівні. У математичному вираженні така формула має вигляд:
AB + CD = AD + CB (Або в інших варіаціях).
По суті, реакції іонного обміну чимось нагадують реакції заміщення, хоча і віднесені до окремого класу.
Окислювально-відновні реакції
Що стосується реакцій цього типу, то вони є з усіх відомих найбільш складними (не кажучи про реакції синтезу). Справа в тому, що навіть скласти звичайне хімічне рівняння з участю перманганату калію без спеціальних знань просто не вийде. Тут потрібно враховувати не тільки валентність кожної вихідної складової, а й валентність, яку набувають складові після закінчення процесу. У більшості випадків валентність може змінюватися в досить широких межах, а результатом реагування двох початкових компонентів може стати утворення трьох або чотирьох з`єднань.
Фактори, що впливають на швидкість хімічних реакцій
Сама швидкість хімічної реакції прямо залежить від здатності реагентів вступати в процес, а також від деяких додаткових умов, наприклад, температури. Найпростішим прикладом може послужити використання каталізатора - речовини, здатного прискорювати хід хімічної реакції. Скажімо, для її уповільнення в деяких випадках можуть бути використані речовини типу інгібіторів, адсорбентів, абсорбентів і т.д. Кожне таке речовина здатна робити істотний вплив на весь хімічний процес і швидкість його протікання.
Серед речовин цього типу звичайній людині знаком активоване вугілля, здатний вбирати кислоти або лугу, в залежності від середовища, в якій він знаходиться.
висновок
Як бачимо, типи хімічних реакцій для розуміння звичайною людиною досить прості. Найголовніше в цьому питанні - чітко собі усвідомити, що являє собою той чи інший процес. Зауважте, в даному випадку ми розглянули хімічні процеси на основі простої математики, не вдаючись у подробиці хімії. Здається, саме такий підхід допоможе пояснити суть основних хімічних процесів, так би мовити, «на пальцях». Більш того, саме з точки зору математики кожен і зможе зрозуміти, яким насправді є той чи інший процес.
В даному випадку не розглядалися хімічні реакції і системи, в яких взаємодіє більше двох реагентів. Для їх розуміння потрібно володіти певними знаннями. Тільки з ними можна буде скласти той же рівняння, що описує даний процес, не кажучи вже про органічної хімії, де для розуміння того, що являє собою яку-небудь речовину, доведеться навіть застосовувати структурні формули, скажімо, на основі бензольного кільця або приєднуються радикалів.
В даному випадку відштовхуватися доводиться від традиційних основ неорганічної хімії, яка і описує більшість процесів найбільш просто і лаконічно. Це вірно, адже на зорі розвитку самої науки про органічну ніхто й гадки не мав, проте результати відкриттів і багатьох досліджень просто вражають уяву.
