• Co to jest reakcja chemiczna?
• Zmiany fizyczne i chemiczne w materii
• Charakterystyka reakcji chemicznej
• Jak reprezentowana jest reakcja chemiczna?
• Rodzaje i przykłady reakcji chemicznych
• Znaczenie reakcji chemicznych
• Szybkość reakcji chemicznej

Wyjaśniamy, czym jest reakcja chemiczna, jakie istnieją typy, ich szybkość i inne cechy. Również zmiany fizyczne i chemiczne.

Reakcje chemiczne zmieniają skład cząsteczkowy substancji.

Co to jest reakcja chemiczna?

Reakcje chemiczne (zwane również zmiany chemiczne lub zjawiska chemiczne) są termodynamicznymi procesami przemiany materiał. W te reakcje zaangażowane są co najmniej dwie osoby Substancje (odczynniki lub reagenty), które ulegają znacznym zmianom w procesie i mogą zużywać lub uwalniać Energia do generowania dwóch lub więcej substancji zwanych produkty.

Każda reakcja chemiczna podlega przemianie chemicznej, zmieniając jej strukturę i skład cząsteczkowy (w przeciwieństwie do Zmiany fizyczne które wpływają tylko na jego kształt lub Stan agregacji). Zmiany chemiczne generalnie wytwarzają nowe substancje, inne niż te, które mieliśmy na początku.

Reakcje chemiczne mogą zachodzić w naturze spontanicznie (bez interwencji człowieka) lub mogą być również generowane przez ludzi w laboratorium w kontrolowanych warunkach.

Wiele materiałów, z których korzystamy na co dzień, uzyskuje się przemysłowo z prostszych substancji połączonych w wyniku jednej lub kilku reakcji chemicznych.

Zmiany fizyczne i chemiczne w materii

Fizyczne zmiany w materii to takie, które zmieniają jej kształt bez zmiany jej składu, to znaczy bez modyfikowania rodzaju danej substancji.

Zmiany te mają związek ze zmianami w stanie skupienia materii (solidny, płyn, gazowy) i inne właściwości fizyczne (kolor, gęstość, magnetyzmitp.).

Zmiany fizyczne są zwykle odwracalne, ponieważ zmieniają kształt lub stan materii, ale nie jej skład. Na przykład podczas gotowania Woda Możemy zamienić ciecz w gaz, ale powstała para nadal składa się z cząsteczek wody. Jeśli zamrozimy wodę, przechodzi ona w stan stały, ale chemicznie nadal jest tą samą substancją.

Zmiany chemiczne zmieniają rozkład i wiązanie atomy materii, dochodząc do tego, że łączy się je w różny sposób, uzyskując w ten sposób substancje odmienne od pierwotnych, choć zawsze takie same proporcjaPonieważ materii nie można stworzyć ani zniszczyć, a jedynie przekształcić.

Na przykład, jeśli poddamy reakcji wodę (H2O) i potas (K), otrzymamy dwie nowe substancje: wodorotlenek potasu (KOH) i wodór (H2). Jest to reakcja, która normalnie uwalnia dużo energii i dlatego jest bardzo niebezpieczna.

Charakterystyka reakcji chemicznej

Reakcje chemiczne są na ogół procesami nieodwracalnymi, to znaczy wiążą się z tworzeniem lub niszczeniem związki chemiczne pomiędzy molekuły odczynników, generując utratę lub zysk energii.

W reakcji chemicznej materia ulega głębokiej przemianie, chociaż czasami tej rekompozycji nie widać gołym okiem. Mimo to można zmierzyć proporcje reagentów, co zajmuje się stechiometrią.

Z drugiej strony reakcje chemiczne generują określone produkty w zależności od charakteru reagentów, ale także od warunków, w jakich zachodzi reakcja.

Inną ważną kwestią w reakcjach chemicznych jest szybkość, z jaką zachodzą, ponieważ kontrola ich szybkości jest niezbędna do ich wykorzystania w przemysł, medycyna itp. W tym sensie istnieją metody zwiększania lub zmniejszania szybkości reakcji chemicznej.

Przykładem jest zastosowanie katalizatorów, substancji zwiększających szybkość reakcji chemicznych. Substancje te nie biorą udziału w reakcjach, kontrolują jedynie szybkość ich zachodzenia. Istnieją również substancje zwane inhibitorami, które stosuje się w ten sam sposób, ale wywołują efekt odwrotny, czyli spowalniają reakcje.

Jak reprezentowana jest reakcja chemiczna?

Reakcje chemiczne są reprezentowane przez równania chemiczne, to znaczy formuły w którym opisane są uczestniczące odczynniki i otrzymane produkty, często wskazując na pewne warunki właściwe dla reakcji, takie jak obecność ciepła, katalizatorów, światła itp.

Pierwsze w historii równanie chemiczne sporządził w 1615 r. Jean Begin w jednym z pierwszych traktatów o chemia, ten Tyrocin Chymicum. Dziś mają wspólną naukę i dzięki nim łatwiej możemy sobie wyobrazić, co się dzieje w danej reakcji.

Ogólny sposób przedstawienia równania chemicznego to:

Gdzie:

• A i B to reagenty.
• C i D to produkty.
• do, b, C Y D są współczynnikami stechiometrycznymi (są to liczby wskazujące ilość reagentów i produktów), które należy dostosować tak, aby była taka sama ilość każdego pierwiastka w reagentach i produktach. W ten sposób spełnione jest Prawo Zachowania Mszy (które stanowi, że masa nie jest ani tworzony, ani niszczony, tylko przekształca się).

W reakcji chemicznej atomy przegrupowują się, tworząc nowe substancje.

Rodzaje i przykłady reakcji chemicznych

Reakcje chemiczne można sklasyfikować według rodzaju reagujących reagentów. Na tej podstawie można rozróżnić nieorganiczne reakcje chemiczne i organiczne reakcje chemiczne. Ale najpierw ważne jest, aby znać niektóre symbole używane do reprezentowania tych reakcji za pomocą równań chemicznych:

Reakcje nieorganiczne. Zaangażować związki nieorganiczne, i można je sklasyfikować w następujący sposób:

• Według rodzaju transformacji.
  • Reakcje syntezy lub addycji. Dwie substancje łączą się, tworząc inną substancję. Na przykład:
    
  • Reakcje rozkładu. Substancja rozpada się na swoje proste składniki lub jedna substancja reaguje z drugą i rozpada się na inne substancje, które zawierają jej składniki. Na przykład:
    
  • Reakcje przemieszczenia lub podstawienia. Związek lub pierwiastek zajmuje miejsce innego w związku, zastępując go i pozostawiając wolny. Na przykład:
    
  • Reakcje podwójnego podstawienia. Dwa reagenty wymieniają związki lub pierwiastki chemiczne równocześnie. Na przykład:
    
• W zależności od rodzaju i formy wymienianej energii.
  • Reakcje endotermiczne. Ciepło jest pochłaniane, aby reakcja mogła zajść. Na przykład:
    
  • Reakcje egzotermiczne. Ciepło jest wydzielane, gdy zachodzi reakcja. Na przykład:
    
  • Reakcje endoluminalne. Potrzebne światło aby zaszła reakcja. Na przykład: fotosynteza.
    
  • Wybuchowe reakcje. Gdy zachodzi reakcja, emitowane jest światło. Na przykład:
    
  • Reakcje endoelektryczne. Potrzebne energia elektryczna aby zaszła reakcja. Na przykład:
    
  • Reakcje egzoelektryczne. Energia elektryczna jest uwalniana lub generowana, gdy zachodzi reakcja. Na przykład:
    

    

• Zgodnie z szybkością reakcji.
  • Powolne reakcje Ilość zużytych odczynników oraz ilość powstających w danym czasie produktów jest bardzo mała. Na przykład: utlenianie żelaza. Jest to powolna reakcja, którą obserwujemy na co dzień w zardzewiałych żelaznych przedmiotach. Gdyby ta reakcja nie była powolna, nie mielibyśmy w dzisiejszym świecie bardzo starych żelaznych konstrukcji.
    
  • Szybkie reakcje. Ilość zużytych odczynników oraz ilość powstających w danym czasie produktów jest duża. Na przykład: reakcja sodu z wodą jest reakcją, która oprócz szybkiego zachodzenia jest bardzo niebezpieczna.
    
• W zależności od rodzaju zaangażowanej cząstki.
  • Reakcje kwasowo-zasadowy. są przenoszone protony (H+). Na przykład:
    
  • Reakcje utleniania-redukcji. są przenoszone elektrony. W tego typu reakcji musimy przyjrzeć się stopniowi utlenienia zaangażowanych pierwiastków. Jeśli stopień utlenienia pierwiastka wzrasta, jest on utleniany, jeśli maleje, jest redukowany. Na przykład: w tej reakcji żelazo ulega utlenieniu, a kobalt jest redukowany.
    
• Zgodnie z kierunkiem reakcji.
  • Reakcje odwracalne. Działają w obie strony, to znaczy produkty mogą ponownie stać się reagentami. Na przykład:
    
  • Nieodwracalne reakcje. Występują tylko w jednym sensie, tzn. reagenty przekształcają się w produkty i nie może zajść odwrotny proces. Na przykład:
    

Reakcje organiczne. Obejmują związki organiczne, czyli te, które są związane z podstawą życia. Ich klasyfikacja zależy od rodzaju związku organicznego, ponieważ każda grupa funkcyjna ma szereg określonych reakcji. Na przykład alkany, alkeny, alkiny, alkoholeketony, aldehydy, etery, estry, nitryle itp.

Niektóre przykłady reakcji związków organicznych to:

• Halogenowanie alkanów. Wodór alkanu zastępuje się odpowiednim halogenem.
  
• Spalanie alkanów. Alkany reagują z tlenem, dając dwutlenek węgla i woda. Ten rodzaj reakcji uwalnia dużą ilość energii.
  
• Halogenowanie alkenów. Dwa z wodorów obecnych na węglach, które tworzą wiązanie podwójne, zostają zastąpione.
  
• Uwodornienie alkenów. Do wiązania podwójnego dodaje się dwa wodory, tworząc w ten sposób odpowiedni alkan. Ta reakcja zachodzi w obecności katalizatorów, takich jak platyna, pallad lub nikiel.
  

Znaczenie reakcji chemicznych

Zarówno fotosynteza, jak i oddychanie są przykładami reakcji chemicznych.

Reakcje chemiczne mają fundamentalne znaczenie dla istnienia i zrozumienia świata, jaki znamy. Zmiany, którym materia ulega w warunkach naturalnych lub spowodowanych przez człowieka (i które często generują cenne materiały) to tylko jeden z przykładów. Największym dowodem na znaczenie reakcji chemicznych jest samo życie we wszystkich jego przejawach.

Istnienie żyjące istoty wszelkiego rodzaju jest możliwe tylko dzięki zdolności reakcji materii, która pozwoliła pierwszym komórkowym formom życia na wymianę energii z otoczeniem na drodze metabolicznej, to znaczy poprzez sekwencje reakcji chemicznych, które dawały więcej energii użytecznej niż zużywanej.

Na przykład w naszym codziennym życiu oddechowy Składa się z wielu reakcji chemicznych, które są również obecne w fotosynteza z rośliny.

Szybkość reakcji chemicznej

Reakcje chemiczne wymagają określonego czasu do zajścia, który zmienia się w zależności od charakteru reagentów i środowiska, w którym zachodzi reakcja.

Czynniki, które wpływają na szybkość reakcji chemicznych to na ogół:

• Wzrost temperatury Wysokie temperatury mają tendencję do zwiększania szybkości reakcji chemicznych.
• Zwiększone ciśnienie. Zwiększenie ciśnienia zwykle zwiększa szybkość reakcji chemicznych. Zwykle dzieje się tak, gdy reagują substancje wrażliwe na zmiany ciśnienia, takie jak gazy. W przypadku cieczy i ciał stałych zmiany ciśnienia nie powodują znaczących zmian szybkości ich reakcji.
• Stan skupienia, w którym znajdują się odczynniki. Ciała stałe mają tendencję do wolniejszej reakcji niż ciecze lub gazy, chociaż prędkość będzie również zależeć od reaktywności każdej substancji.
• Stosowanie katalizatorów (substancji stosowanych w celu zwiększenia szybkości reakcji chemicznych). Substancje te nie biorą udziału w reakcjach, kontrolują jedynie szybkość ich zachodzenia. Istnieją również substancje zwane inhibitorami, które stosuje się w ten sam sposób, ale wywołują efekt odwrotny, czyli spowalniają reakcje.
• Energia świetlna (światło). Niektóre reakcje chemiczne ulegają przyspieszeniu, gdy pada na nie światło.
• Stężenie odczynników. Większość reakcji chemicznych przebiega szybciej, jeśli odczynniki mają wysokie stężenie.