• Kas ir ķīmiskā reakcija?
• Vielas fizikālās un ķīmiskās izmaiņas
• Ķīmiskās reakcijas raksturojums
• Kā tiek attēlota ķīmiskā reakcija?
• Ķīmisko reakciju veidi un piemēri
• Ķīmisko reakciju nozīme
• Ķīmiskās reakcijas ātrums

Mēs izskaidrojam, kas ir ķīmiskā reakcija, kādi veidi pastāv, to ātrums un citas īpašības. Arī fizikālās un ķīmiskās izmaiņas.

Ķīmiskās reakcijas maina vielu molekulāro sastāvu.

Kas ir ķīmiskā reakcija?

Ķīmiskās reakcijas (sauktas arī par ķīmiskās izmaiņas vai ķīmiskās parādības) ir termodinamiskie transformācijas procesi jautājums. Šajās reakcijās ir iesaistītas divas vai vairākas personas vielas (reaģenti vai reaģenti), kas procesā būtiski mainās un var patērēt vai izdalīties Enerģija lai radītu divas vai vairākas vielas, ko sauc produktiem.

Katra ķīmiskā reakcija tiek pakļauta ķīmiskai transformācijai, mainot tās struktūru un molekulāro sastāvu (atšķirībā no Fiziskās izmaiņas kas ietekmē tikai tā formu vai Apkopošanas stāvoklis). Ķīmiskās izmaiņas parasti rada jaunas vielas, kas atšķiras no tām, kas mums bija sākumā.

Ķīmiskās reakcijas var notikt spontāni dabā (bez cilvēka iejaukšanās), vai arī tās var radīt cilvēki laboratorijā kontrolētos apstākļos.

Daudzi materiāli, ko lietojam ikdienā, tiek iegūti rūpnieciski no vienkāršākām vielām, kas apvienotas vienas vai vairāku ķīmisku reakciju rezultātā.

Vielas fizikālās un ķīmiskās izmaiņas

Vielas fiziskās izmaiņas ir tās, kas maina tās formu, nemainot tās sastāvu, tas ir, nemainot attiecīgās vielas veidu.

Šīs izmaiņas ir saistītas ar izmaiņām vielas agregācijas stāvoklī (ciets, šķidrums, gāzveida) un citas fizikālās īpašības (krāsa, blīvums, magnētismsutt.).

Fiziskās izmaiņas parasti ir atgriezeniskas, jo tās maina vielas formu vai stāvokli, bet ne tās sastāvu. Piemēram, vārot Ūdens Mēs varam pārvērst šķidrumu gāzē, bet iegūtie tvaiki joprojām sastāv no ūdens molekulām. Ja mēs sasaldējam ūdeni, tas nonāk cietā stāvoklī, bet ķīmiski tā joprojām ir tā pati viela.

Ķīmiskās izmaiņas maina izplatību un saiti atomi vielas, panākot, ka tās tiek apvienotas savādāk, tādējādi iegūstot vielas, kas atšķiras no sākotnējām, lai gan vienmēr vienādas proporcijaTā kā matēriju nevar radīt vai iznīcināt, bet tikai pārveidot.

Piemēram, ja mēs reaģēsim ar ūdeni (H2O) un kāliju (K), mēs iegūsim divas jaunas vielas: kālija hidroksīdu (KOH) un ūdeņradi (H2). Tā ir reakcija, kas parasti izdala daudz enerģijas un tāpēc ir ļoti bīstama.

Ķīmiskās reakcijas raksturojums

Ķīmiskās reakcijas parasti ir neatgriezeniski procesi, tas ir, tās ietver veidošanos vai iznīcināšanu ķīmiskās saites starp molekulas no reaģentiem, radot enerģijas zudumu vai pieaugumu.

Ķīmiskajā reakcijā viela tiek dziļi pārveidota, lai gan dažreiz šo pārkompozīciju nevar redzēt ar neapbruņotu aci. Tomēr reaģentu proporcijas var izmērīt, ko nosaka stehiometrija.

No otras puses, ķīmiskās reakcijas rada noteiktus produktus atkarībā no reaģentu īpašībām, kā arī no apstākļiem, kādos notiek reakcija.

Vēl viens svarīgs jautājums ķīmiskajās reakcijās ir ātrums, ar kādu tās notiek, jo to ātruma kontrole ir būtiska, lai tās izmantotu nozare, zāles utt. Šajā ziņā ir metodes, kā palielināt vai samazināt ķīmiskās reakcijas ātrumu.

Kā piemēru var minēt katalizatoru izmantošanu, vielas, kas palielina ķīmisko reakciju ātrumu. Šīs vielas nepiedalās reakcijās, tās tikai kontrolē ātrumu, kādā tās notiek. Ir arī vielas, ko sauc par inhibitoriem, kuras lieto tāpat, bet rada pretēju efektu, tas ir, palēnina reakcijas.

Kā tiek attēlota ķīmiskā reakcija?

Ķīmiskās reakcijas attēlo ķīmiskie vienādojumi, tas ir, formulas kurā aprakstīti iesaistītie reaģenti un iegūtie produkti, bieži norādot konkrētus reakcijai raksturīgus apstākļus, piemēram, siltuma, katalizatoru, gaismas utt.

Pirmo ķīmisko vienādojumu vēsturē 1615. gadā izstrādāja Žans Begins vienā no pirmajiem traktātiem par ķīmija, Tirocīnijs Chymicum. Mūsdienās tās ir izplatītas mācības, un, pateicoties tām, mēs varam vieglāk iztēloties, kas notiek noteiktā reakcijā.

Vispārīgais veids, kā attēlot ķīmisko vienādojumu, ir:

Kur:

• A un B ir reaģenti.
• C un D ir produkti.
• uz, b, c Y d ir stehiometriskie koeficienti (tie ir skaitļi, kas norāda reaģentu un produktu daudzumu), kas jākoriģē tā, lai reaģentos un produktos būtu vienāds katra elementa daudzums. Tādā veidā tiek izpildīts Masu saglabāšanas likums (kas nosaka, ka masa tas netiek ne radīts, ne iznīcināts, tas tikai pārveidojas).

Ķīmiskajā reakcijā atomi pārkārtojas, veidojot jaunas vielas.

Ķīmisko reakciju veidi un piemēri

Ķīmiskās reakcijas var klasificēt pēc reaģējošo vielu veida. Pamatojoties uz to, var atšķirt neorganiskās ķīmiskās reakcijas un organiskās ķīmiskās reakcijas. Bet vispirms ir svarīgi zināt dažus simbolus, kas tiek izmantoti, lai attēlotu šīs reakcijas, izmantojot ķīmiskos vienādojumus:

Neorganiskās reakcijas. Iesaistīt neorganiskie savienojumi, un to var klasificēt šādi:

• Atbilstoši transformācijas veidam.
  • Sintēzes vai pievienošanas reakcijas. Divas vielas apvieno, iegūstot atšķirīgu vielu. Piemēram:
    
  • Sadalīšanās reakcijas. Viela sadalās vienkāršās sastāvdaļās vai viena viela reaģē ar otru un sadalās citās vielās, kas satur tās sastāvdaļas. Piemēram:
    
  • Izvietošanas vai aizstāšanas reakcijas. Savienojums vai elements savienojumā ieņem cita vietu, aizstājot to un atstājot to brīvu. Piemēram:
    
  • Dubultās aizstāšanas reakcijas. Divi reaģenti apmainās ar savienojumiem vai ķīmiskie elementi vienlaikus. Piemēram:
    
• Atbilstoši apmainītās enerģijas veidam un formai.
  • Endotermiskās reakcijas. Siltums tiek absorbēts, lai varētu notikt reakcija. Piemēram:
    
  • Eksotermiskas reakcijas. Reakcijas laikā tiek izdalīts siltums. Piemēram:
    
  • Endoluminozās reakcijas. Vajadzēja gaisma lai reakcija notiktu. Piemēram: fotosintēze.
    
  • Eksoluminālas reakcijas. Reakcijas laikā izdalās gaisma. Piemēram:
    
  • Endoelektriskās reakcijas. Vajadzēja Elektroenerģija lai reakcija notiktu. Piemēram:
    
  • Eksoelektriskās reakcijas. Reakcijas laikā tiek atbrīvota vai ģenerēta elektriskā enerģija. Piemēram:
    

    

• Atbilstoši reakcijas ātrumam.
  • Lēnas reakcijas Patērēto reaģentu daudzums un izveidoto produktu daudzums noteiktā laikā ir ļoti mazs. Piemēram: dzelzs oksidēšana. Tā ir lēna reakcija, ko ikdienā redzam dzelzs priekšmetos, kas ir sarūsējuši. Ja šī reakcija nebūtu lēna, mums mūsdienu pasaulē nebūtu ļoti vecu dzelzs konstrukciju.
    
  • Ātras reakcijas. Patērēto reaģentu daudzums un noteiktā laikā izveidoto produktu daudzums ir liels. Piemēram: nātrija reakcija ar ūdeni ir reakcija, kas ne tikai notiek ātri, bet arī ir ļoti bīstama.
    
• Atbilstoši iesaistīto daļiņu veidam.
  • Reakcijas skābju-bāzi. Tiek nodoti protoni (H+). Piemēram:
    
  • Oksidācijas-reducēšanās reakcijas. Tiek nodoti elektroni. Šāda veida reakcijās mums jāaplūko iesaistīto elementu oksidācijas skaits. Ja elementa oksidācijas skaitlis palielinās, tas tiek oksidēts, ja tas samazinās, tas tiek samazināts. Piemēram: šajā reakcijā tiek oksidēts dzelzs un reducēts kobalts.
    
• Atbilstoši reakcijas virzienam.
  • Atgriezeniskas reakcijas. Tie iet abos virzienos, tas ir, produkti var atkal kļūt par reaģentiem. Piemēram:
    
  • Neatgriezeniskas reakcijas. Tie rodas tikai vienā nozīmē, tas ir, reaģenti tiek pārveidoti produktos un pretējs process nevar notikt. Piemēram:
    

Organiskās reakcijas. Tie ietver organiskos savienojumus, kas ir tie, kas ir saistīti ar dzīvības pamatu. To klasifikācija ir atkarīga no organiskā savienojuma veida, jo katrai funkcionālajai grupai ir virkne specifisku reakciju. Piemēram, alkāni, alkēni, alkīni, spirti, ketoni, aldehīdi, ēteri, esteri, nitrili utt.

Daži organisko savienojumu reakciju piemēri ir:

• Alkānu halogenēšana. Alkāna ūdeņradis tiek aizstāts ar atbilstošo halogēnu.
  
• Alkānu sadedzināšana. Alkāni reaģē ar skābekli, lai iegūtu oglekļa dioksīds un ūdens. Šāda veida reakcija atbrīvo lielu daudzumu enerģijas.
  
• Alkēnu halogenēšana. Divi no ūdeņražiem, kas atrodas uz oglēm, kas veido dubultsaiti, tiek aizstāti.
  
• Alkēnu hidrogenēšana. Divkāršajai saitei tiek pievienoti divi ūdeņraži, tādējādi iegūstot atbilstošu alkānu. Šī reakcija notiek katalizatoru, piemēram, platīna, pallādija vai niķeļa, klātbūtnē.
  

Ķīmisko reakciju nozīme

Gan fotosintēze, gan elpošana ir ķīmisko reakciju piemēri.

Ķīmiskās reakcijas ir būtiskas pasaules pastāvēšanai un izpratnei par to, kādu mēs to pazīstam. Izmaiņas, kas notiek dabiskos vai cilvēka radītos apstākļos (un bieži vien rada vērtīgus materiālus), ir tikai viens piemērs. Vislielākā liecība par ķīmisko reakciju nozīmi ir pati dzīvība visās tās izpausmēs.

Esamība dzīvās būtnes visa veida reakcija ir iespējama, tikai pateicoties matērijas reakcijas spējai, kas ļāva pirmajām šūnu dzīvības formām apmainīties ar enerģiju ar savu vidi, izmantojot vielmaiņas ceļus, tas ir, ķīmisko reakciju secības, kas deva vairāk lietderīgās enerģijas nekā patērēja.

Piemēram, mūsu ikdienas dzīvē elpošana Tas sastāv no vairākām ķīmiskām reakcijām, kas arī notiek fotosintēze no augi.

Ķīmiskās reakcijas ātrums

Ķīmisko reakciju norisei ir nepieciešams noteikts laiks, kas mainās atkarībā no reaģentu veida un vides, kurā notiek reakcija.

Faktori, kas ietekmē ķīmisko reakciju ātrumu, parasti ir:

• Temperatūras paaugstināšanās Augsta temperatūra mēdz palielināt ķīmisko reakciju ātrumu.
• Paaugstināts spiediens. Spiediena palielināšana parasti palielina ķīmisko reakciju ātrumu. Tas parasti notiek, ja reaģē vielas, kas ir jutīgas pret spiediena izmaiņām, piemēram, gāzes. Šķidrumu un cietvielu gadījumā spiediena izmaiņas neizraisa būtiskas izmaiņas to reakciju ātrumā.
• Agregācijas stāvoklis, kurā atrodas reaģenti. Cietām vielām ir tendence reaģēt lēnāk nekā šķidrumiem vai gāzēm, lai gan ātrums būs atkarīgs arī no katras vielas reaktivitātes.
• Katalizatoru izmantošana (vielas, ko izmanto ķīmisko reakciju ātruma palielināšanai). Šīs vielas nepiedalās reakcijās, tās tikai kontrolē ātrumu, kādā tās notiek. Ir arī vielas, ko sauc par inhibitoriem, kuras lieto tāpat, bet rada pretēju efektu, tas ir, palēnina reakcijas.
• Gaismas enerģija (Gaisma). Dažas ķīmiskās reakcijas tiek paātrinātas, kad tās tiek apspīdētas.
• Reaģenta koncentrācija. Lielākā daļa ķīmisko reakciju notiek ātrāk, ja tajās ir augsta reaģentu koncentrācija.