Reakcje chemiczne Krystyna Sitko

Reakcje chemiczne Reakcje chemiczne są to takie przemiany, w wyniku których z jednych substancji powstają inne substancje, o zupełnie odmiennych właściwościach fizycznych i chemicznych. Substancje wchodzące w reakcje chemiczne noszą nazwę substratów. Substancje, które powstają w czasie reakcji chemicznych noszą nazwę produktów. Równanie reakcji chemicznej - zapis przebiegu procesu chemicznego za pomocą symboli pierwiastków chemicznych i wzorów związków chemicznych. Równanie reakcji chemicznej jest bardzo podobne do zwykłego równania matematycznego.

Ogólny zapis równania reakcji chemicznej Najczęściej substraty zapisujemy po lewej, a produkty po prawej stronie równania. Jeśli produkty reagują ze sobą, tworząc z powrotem substraty, to mówimy że reakcja jest odwracalna. Substraty i produkty to reagenty.

W czasie reakcji spalania magnezu (rys.1), z dwóch substancji : tlenu, który jest bezbarwnym gazem i występuje w postaci cząsteczek dwuatomowych, magnezu, który jest metalem, barwy srebrzystoszarej, o stałym stanie skupienia i występuje w postaci atomowej, powstaje tlenek magnezu – ciało stałe, barwy białej, zupełnie nie przypominające substancji wziętych do reakcji chemicznej. O2 MgO Mg Rys. 1 Spalanie magnezu

+ Typy reakcji chemicznych: H N N N H N H Reakcja syntezy jest reakcją, w której z dwu lub kilku substancji prostszych powstaje jedna substancja bardziej złożona według schematu: Słowny opis przebiegu reakcji: azot + wodór amoniak Modelowe przedstawienie przemiany H H H H H N H H + N N H H H H H H H N H H H H Równanie reakcji chemicznej N2 + 3 H 2 2 NH3

Reakcja analizy O O O + O Mg Mg Mg Mg jest przemianą, w której z jednej substancji złożonej powstaje dwie lub kilka substancji prostszych. Analiza jest odwrotnością reakcji syntezy. Słowny opis przebiegu reakcji: tlenek magnezu magnez + tlen Modelowe przedstawienie reakcji: O Mg Mg O O + Mg O Mg Równanie reakcji chemicznej 2 MgO 2 Mg + O2

Reakcja wymiany jest najczęściej spotykanym typem reakcji Reakcja wymiany jest najczęściej spotykanym typem reakcji. W procesie tym następuje wymiana składników pomiędzy substancjami reagującymi. Wyróżnia się reakcje wymiany: pojedynczej, podwójnej . Wymiana pojedyncza A + BC Kierunek reakcji AC + B Zn + 2HCl ---> ZnCl2 + H2 2K + 2H2O 2KOH + H2 Wymiana podwójna AB + CD Kierunek reakcji AC + BD MgSO4 + Na2CO3 ---> MgCO3 + Na2SO4 H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2H2O

+ + Mg + 2HCl MgCl2 + H 2 Cl Cl Cl Cl Równanie chemiczne Modelowe przedstawienie przebiegu reakcji wymiany pojedynczej Cl H Cl Mg + Mg + H H Cl Cl H Słowny zapis reakcji wymiany pojedynczej: magnez + chlorowodór chlorek magnezu + wodór Równanie chemiczne Mg + 2HCl MgCl2 + H 2

O O + + O O Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2 H2O Cl Cl Cl Cl Modelowe przedstawienie przebiegu reakcji wymiany podwójnej Cl O H H H H Cl O Mg + Mg H + O H Cl Cl H H O H Słowny zapis reakcji wymiany podwójnej: wodorotlenek magnezu + chlorowodór chlorek magnezu + woda Równanie chemiczne Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2 H2O

Reakcje syntezy, analizy i wymiany Syntezy (łączenia) A + B AB na przykład 2 Mg + O2 Wymiany pojedynczej AB + C A + BC Mg + H2O MgO + H2 2 substraty 2 produkty 2 MgO 2 substraty 1 produkt Wymiany podwójnej AB + CD AD + BC 2 NaOH + CusO4 Na2SO4 + Cu(OH)2 2 substraty 2 produkty Analizy (rozkładu) AB A + B 2 Ag2O 4 Ag + O2 1 substrat 2 produkty

Energia w reakcjach chemicznych egzo- na zewnątrz Energia w reakcjach chemicznych Spalanie na przykład magnezu czy siarki w tlenie wymaga dostarczenia energii do zapoczątkowania reakcji . Potem proces spalania zachodzi gwałtownie z wydzieleniem energii cieplnej i świetlnej. Niektórym reakcjom mogą towarzyszyć również efekty akustyczne (wybuch). Takie reakcje przebiegające z wydzieleniem energii do otoczenia noszą nazwę reakcji egzoenergetycznych. Otrzymywanie tlenu z manganianu (VII) potasu zachodzi tylko wtedy, gdy dostarczamy przez cały czas energii. Reakcja chemiczna do której przebiegu konieczne jest ciągłe dostarczanie energii nosi nazwę reakcji endoenergetycznej endo- do wnętrza W życiu codziennym przykładem reakcji egzoenergetycznych jest spalanie drewna lub węgla kamiennego.

Podział reakcji ze względu na efekty energetyczne Egzoenergetyczne (wydziela się energia do otoczenia) substraty produkty + energia reakcje samorzutne Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 + energia Endoenergetyczne (energia jest dostarczana) substraty + energia produkty reakcje wymuszone 2HgO 2Hg + O2 temperatura Przykłady: spalanie gazu ziemnego w kuchence gazowej, spalanie drewna w kominku Przykłady: smażenie mięsa na patelni, reakcja rozkładu tlenku rtęci (II)

REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI Szczególnym przypadkiem reakcji wymiany są reakcje utleniania i redukcji. Reakcja tlenku miedzi (II) z wodorem przebiega zgodnie ze schematem:

Taka reakcja nosi nazwę reakcji utleniania- redukcji. W reakcji (schemat 1) wodór „odebrał” tlen z tlenku miedzi (II) i połączył się z nim tworząc tlenek wodoru, czyli wodę. Taka reakcja nosi nazwę reakcji utleniania- redukcji. Utlenianie to przyłączanie tlenu do pierwiastka chemicznego (wodór się utlenił). Proces odwrotny to redukcja, czyli odłączanie tlenu. Tlen został odłączony od miedzi, czyli miedź uległa redukcji. Schemat 1

Podział reakcji chemicznych ze względu na zachowanie wobec tlenu Inne przykłady reakcji utleniania- redukcji Schemat 2 Podział reakcji chemicznych ze względu na zachowanie wobec tlenu reduktor nie zawiera tlenu i może go przyjąć Utlenianie utleniacz ma tlen i może go oddać Redukcja

W czasie reakcji chemicznych obserwujemy; powstawanie nowych cząstek (atomów, jonów lub cząsteczek) o innej strukturze niż cząstki wyjściowe, przebudowę wiązań chemicznych, efekty cieplne związane ze zmianą stanu energetycznego przemianę jednych substancji w inne, o nowych właściwościach,