• Mi a kémiai reakció?
• Az anyag fizikai és kémiai változásai
• A kémiai reakció jellemzői
• Hogyan ábrázolható a kémiai reakció?
• A kémiai reakciók típusai és példái
• A kémiai reakciók jelentősége
• A kémiai reakció sebessége

Elmagyarázzuk, mi a kémiai reakció, a létező típusokat, azok sebességét és egyéb jellemzőit. Emellett fizikai és kémiai változások is.

A kémiai reakciók megváltoztatják az anyagok molekuláris összetételét.

Mi a kémiai reakció?

Kémiai reakciók (más néven kémiai változások vagy kémiai jelenségek) a termodinamikai átalakulási folyamatok ügy. Ketten vagy többen vesznek részt ezekben a reakciókban anyagokat (reagensek vagy reagensek), amelyek a folyamat során jelentősen megváltoznak, és elfogyhatnak vagy felszabadulhatnak Energia két vagy több ún Termékek.

Minden kémiai reakció kémiai átalakuláson megy keresztül, megváltoztatva annak szerkezetét és molekuláris összetételét (ellentétben a Fizikai változások amelyek csak az alakját érintik, ill Az összesítés állapota). A kémiai változások általában új anyagokat hoznak létre, amelyek különböznek a kezdetektől.

A kémiai reakciók létrejöhetnek spontán módon a természetben (emberi beavatkozás nélkül), vagy ember által is létrejöhetnek laboratóriumban, ellenőrzött körülmények között.

A napi rendszerességgel használt anyagok nagy részét iparilag nyerik egyszerűbb anyagokból, amelyek egy vagy több kémiai reakcióval kombinálódnak.

Az anyag fizikai és kémiai változásai

Az anyag fizikai változásai azok, amelyek megváltoztatják az alakját anélkül, hogy megváltoztatnák az összetételét, vagyis anélkül, hogy módosítanák a kérdéses anyag típusát.

Ezek a változások az anyag aggregációs állapotában bekövetkezett változásokhoz kapcsolódnak (szilárd, folyékony, gáznemű) és egyéb fizikai tulajdonságok (szín, sűrűség, mágnesességstb.).

A fizikai változások általában visszafordíthatók, mivel megváltoztatják az anyag alakját vagy állapotát, de nem az összetételét. Például forraláskor Víz Folyadékot gázzá alakíthatunk, de a keletkező gőz még mindig vízmolekulákból áll. Ha lefagyasztjuk a vizet, szilárd állapotba kerül, de kémiailag még mindig ugyanaz az anyag.

A kémiai változások megváltoztatják az eloszlást és a kötést atomok az anyagról, elérve, hogy más módon egyesüljenek, így a kezdeti anyagoktól eltérő anyagokat kapjunk, bár mindig ugyanabban arányMivel az anyagot nem lehet létrehozni vagy elpusztítani, csak átalakulni.

Ha például vizet (H2O) és káliumot (K) reagáltatunk, két új anyagot kapunk: kálium-hidroxidot (KOH) és hidrogént (H2). Ez egy olyan reakció, amely általában sok energiát szabadít fel, ezért nagyon veszélyes.

A kémiai reakció jellemzői

A kémiai reakciók általában irreverzibilis folyamatok, vagyis magukban foglalják a keletkezését vagy megsemmisülését kémiai kapcsolatok között molekulák a reagenseket, ami energiaveszteséget vagy növekedést generál.

Egy kémiai reakció során az anyag mélyen átalakul, bár néha ez az újrakompozíció szabad szemmel nem látható. Ennek ellenére a reaktánsok aránya mérhető, amit sztöchiometria kezel.

Másrészt a kémiai reakciók a reagensek természetétől, de a reakció körülményeitől függően is termelnek bizonyos termékeket.

A kémiai reakciók másik fontos kérdése az, hogy milyen sebességgel fordulnak elő, mivel sebességük szabályozása elengedhetetlen a ipar, gyógyszer stb. Ebben az értelemben léteznek módszerek a kémiai reakció sebességének növelésére vagy csökkentésére.

Példa erre a katalizátorok használata, olyan anyagok, amelyek növelik a kémiai reakciók sebességét. Ezek az anyagok nem vesznek részt a reakciókban, csak azok előfordulási sebességét szabályozzák. Vannak olyan gátló anyagok is, amelyeket ugyanúgy használnak, de ellenkező hatást váltanak ki, vagyis lassítják a reakciókat.

Hogyan ábrázolható a kémiai reakció?

A kémiai reakciókat kémiai egyenletek ábrázolják, azaz képletek amelyben leírják a részt vevő reagenseket és a kapott termékeket, gyakran jelezve bizonyos, a reakcióban rejlő feltételeket, mint például hő, katalizátorok, fény stb.

A történelem első kémiai egyenletét Jean Begin készítette 1615-ben, az egyik első értekezésben. kémia, a Tyrocinium Chymicum. Ma már általános tanítás, és nekik köszönhetően könnyebben tudjuk elképzelni, mi történik egy adott reakcióban.

A kémiai egyenlet ábrázolásának általános módja a következő:

Ahol:

• A és B a reagensek.
• C és D a termékek.
• nak nek, b, c Y d a sztöchiometrikus együtthatók (ezek a reaktánsok és termékek mennyiségét jelző számok), amelyeket úgy kell beállítani, hogy a reaktánsokban és a termékekben azonos mennyiségű elem legyen. Ily módon teljesül a tömegmegmaradás törvénye (amely megállapítja, hogy a tömeg nem jön létre és nem semmisül meg, csak átalakul).

Egy kémiai reakció során az atomok átrendeződnek és új anyagok keletkeznek.

A kémiai reakciók típusai és példái

A kémiai reakciókat a reagáló reagensek típusa szerint osztályozhatjuk. Ez alapján megkülönböztethetők a szervetlen kémiai reakciók és a szerves kémiai reakciók. De először is fontos ismernünk néhány szimbólumot, amelyeket ezeknek a reakcióknak a kémiai egyenletek segítségével történő ábrázolására használnak:

Szervetlen reakciók. Bevonni szervetlen vegyületek, és a következőképpen osztályozható:

• Az átalakulás típusának megfelelően.
  • Szintézis vagy addíciós reakciók. Két anyag együttesen eltérő anyagot eredményez. Például:
    
  • Bomlási reakciók. Egy anyag egyszerű komponenseire bomlik, vagy az egyik anyag reakcióba lép a másikkal, és más anyagokra bomlik, amelyek az összetevőit tartalmazzák. Például:
    
  • Kiszorítási vagy helyettesítési reakciók. Egy vegyület vagy elem átveszi egy másik helyét egy vegyületben, lecseréli és szabadon hagyja. Például:
    
  • Kettős helyettesítési reakciók. Két reaktáns kicseréli a vegyületeket ill kémiai elemek egyidejűleg. Például:
    
• A kicserélt energia fajtája és formája szerint.
  • Endoterm reakciók. A hő elnyelődik, így a reakció létrejöhet. Például:
    
  • Exoterm reakciók. A reakció során hő távozik. Például:
    
  • Endoluminos reakciók. Szükséges fény hogy a reakció bekövetkezzen. Például: fotoszintézis.
    
  • Exolumin reakciók. A reakció bekövetkeztekor fény bocsát ki. Például:
    
  • Endoelektromos reakciók. Szükséges elektromos energia hogy a reakció bekövetkezzen. Például:
    
  • Exoelektromos reakciók. A reakció során elektromos energia szabadul fel vagy keletkezik. Például:
    

    

• A reakciósebesség szerint.
  • Lassú reakciók Az elfogyasztott reagensek és az adott idő alatt képződő termékek mennyisége nagyon kevés. Például: a vas oxidációja. Ez egy lassú reakció, amit naponta látunk rozsdás vastárgyakban. Ha ez a reakció nem lenne lassú, nem lennének nagyon régi vasszerkezeteink a mai világban.
    
  • Gyors reakciók. Az adott idő alatt elfogyasztott reagensek és a keletkező termékek mennyisége nagy. Például: a nátrium reakciója vízzel olyan reakció, amely amellett, hogy gyorsan megy végbe, nagyon veszélyes.
    
• Az érintett részecske típusától függően.
  • Reakciók savbázis. Átkerülnek protonok (H+). Például:
    
  • Oxidációs-redukciós reakciók. Átkerülnek elektronok. Az ilyen típusú reakciókban meg kell vizsgálnunk az érintett elemek oxidációs számát. Ha egy elem oxidációs száma nő, akkor oxidálódik, ha csökken, akkor redukálódik. Például: ebben a reakcióban a vas oxidálódik és a kobalt redukálódik.
    
• A reakció irányának megfelelően.
  • Reverzibilis reakciók. Mindkét irányba haladnak, vagyis a termékek újra reaktánssá válhatnak. Például:
    
  • Visszafordíthatatlan reakciók. Csak egy értelemben fordulnak elő, vagyis a reaktánsok termékké alakulnak, és az ellenkező folyamat nem fordulhat elő. Például:
    

Szerves reakciók. Szerves vegyületeket tartalmaznak, amelyek az élet alapjához kapcsolódnak. Osztályozásuk a szerves vegyület típusától függ, mivel minden funkciós csoportnak számos specifikus reakciója van. Például alkánok, alkének, alkinok, alkoholok, ketonok, aldehidek, éterek, észterek, nitrilek stb.

Néhány példa a szerves vegyületek reakcióira:

• Alkánok halogénezése. Az alkán hidrogénatomját a megfelelő halogén helyettesíti.
  
• Alkánok égése. Az alkánok oxigénnel reagálva adják szén-dioxid és vizet. Ez a fajta reakció nagy mennyiségű energiát szabadít fel.
  
• Alkének halogénezése. A kettős kötést alkotó szénatomokon jelenlévő hidrogének közül kettő kicserélődik.
  
• Alkének hidrogénezése. A kettős kötéshez két hidrogént adnak, így keletkezik a megfelelő alkán. Ez a reakció katalizátorok, például platina, palládium vagy nikkel jelenlétében megy végbe.
  

A kémiai reakciók jelentősége

Mind a fotoszintézis, mind a légzés a kémiai reakciók példája.

A kémiai reakciók alapvetőek az általunk ismert világ létezéséhez és megértéséhez. Azok a változások, amelyeken az anyag természetes vagy mesterséges körülmények között megy keresztül (és amelyek gyakran értékes anyagokat hoznak létre), csak egy példa. A kémiai reakciók fontosságának legnagyobb bizonyítéka maga az élet, annak minden megnyilvánulásában.

A létezése a élőlények minden fajtája csak az anyag reakcióképességének köszönhetően lehetséges, amely lehetővé tette az első sejtes életformák számára, hogy energiát cseréljenek a környezetükkel anyagcsere-utakon, vagyis olyan kémiai reakciók sorozatán keresztül, amelyek több hasznos energiát eredményeztek, mint amennyit elfogyasztottak.

Például mindennapi életünkben a lélegző Számos kémiai reakcióból áll, amelyek szintén jelen vannak a fotoszintézis a növények.

A kémiai reakció sebessége

A kémiai reakciókhoz meghatározott időre van szükség, amely a reagensek természetétől és a reakció környezetétől függően változik.

A kémiai reakciók sebességét befolyásoló tényezők általában a következők:

• Hőmérséklet emelkedés A magas hőmérséklet növeli a kémiai reakciók sebességét.
• Fokozott nyomás. A nyomás növelése általában növeli a kémiai reakciók sebességét. Ez általában akkor fordul elő, amikor a nyomásváltozásokra érzékeny anyagok, például gázok reagálnak. Folyadékok és szilárd anyagok esetében a nyomásváltozások nem okoznak jelentős változást reakcióik sebességében.
• Az aggregált állapot, amelyben a reagensek vannak. A szilárd anyagok lassabban reagálnak, mint a folyadékok vagy gázok, bár a sebesség az egyes anyagok reakciókészségétől is függ.
• Katalizátorok használata (olyan anyagok, amelyeket a kémiai reakciók sebességének növelésére használnak). Ezek az anyagok nem vesznek részt a reakciókban, csak azok előfordulási sebességét szabályozzák. Vannak olyan gátló anyagok is, amelyeket ugyanúgy használnak, de ellenkező hatást váltanak ki, vagyis lassítják a reakciókat.
• Fényenergia (Fény). Egyes kémiai reakciók felgyorsulnak, ha fény éri őket.
• Reagenskoncentráció. A legtöbb kémiai reakció gyorsabban megy végbe, ha magas a reagensek koncentrációja.