• Kaj je kemična reakcija?
• Fizikalne in kemične spremembe snovi
• Značilnosti kemične reakcije
• Kako je predstavljena kemična reakcija?
• Vrste in primeri kemičnih reakcij
• Pomen kemičnih reakcij
• Hitrost kemične reakcije

Pojasnimo, kaj je kemična reakcija, vrste, ki obstajajo, njihovo hitrost in druge značilnosti. Tudi fizikalne in kemične spremembe.

Kemične reakcije spremenijo molekularno sestavo snovi.

Kaj je kemična reakcija?

Kemične reakcije (imenovane tudi kemične spremembe oz kemični pojavi) so termodinamični procesi transformacije zadeva. V te reakcije sodelujeta dva ali več snovi (reagenti ali reaktanti), ki se v procesu bistveno spremenijo in lahko porabijo ali sproščajo Energija za tvorbo dveh ali več snovi, imenovanih izdelki.

Vsaka kemična reakcija je predmet kemične preobrazbe, ki spremeni njeno strukturo in molekularno sestavo (za razliko od Fizične spremembe ki vplivajo le na njegovo obliko oz Agregacijsko stanje). Kemične spremembe na splošno proizvajajo nove snovi, drugačne od tistih, ki smo jih imeli na začetku.

Kemične reakcije se lahko pojavijo spontano v naravi (brez človekovega posredovanja), lahko pa jih povzročijo tudi ljudje v laboratoriju v nadzorovanih pogojih.

Mnogi materiali, ki jih uporabljamo vsak dan, so industrijsko pridobljeni iz enostavnejših snovi, združenih z eno ali več kemičnimi reakcijami.

Fizikalne in kemične spremembe snovi

Fizikalne spremembe snovi so tiste, ki spremenijo njeno obliko, ne da bi spremenile njeno sestavo, torej brez spreminjanja vrste zadevne snovi.

Te spremembe so povezane s spremembami agregacijskega stanja snovi (trdna, tekočina, plinast) in druge fizikalne lastnosti (barva, gostota, magnetizem, itd).

Fizične spremembe so običajno reverzibilne, saj spremenijo obliko ali stanje snovi, ne pa tudi njene sestave. Na primer pri vrenju Voda Tekočino lahko spremenimo v plin, a nastalo paro še vedno sestavljajo molekule vode. Če vodo zamrznemo, preide v trdno stanje, vendar je kemično še vedno ista snov.

Kemične spremembe spremenijo porazdelitev in vezavo atomi snovi, pri čemer dosežemo, da se združijo na drugačen način, s čimer dobimo snovi, drugačne od začetnih, čeprav vedno enake razmerjeKer materije ni mogoče ustvariti ali uničiti, le preoblikovati.

Če na primer reagiramo z vodo (H2O) in kalijem (K), bomo dobili dve novi snovi: kalijev hidroksid (KOH) in vodik (H2). To je reakcija, ki običajno sprosti veliko energije in je zato zelo nevarna.

Značilnosti kemične reakcije

Kemične reakcije so na splošno ireverzibilni procesi, torej vključujejo nastanek ali uničenje kemične povezave med molekule reagentov, kar povzroča izgubo ali pridobivanje energije.

Pri kemični reakciji se snov globoko preoblikuje, čeprav včasih te rekompozicije ni mogoče videti s prostim očesom. Kljub temu je mogoče izmeriti deleže reaktantov, ki jih obravnavamo s stehiometrijo.

Po drugi strani pa kemične reakcije ustvarjajo določene produkte, odvisno od narave reaktantov, pa tudi od pogojev, v katerih reakcija poteka.

Drugo pomembno vprašanje pri kemičnih reakcijah je hitrost, pri kateri se pojavijo, saj je nadzor njihove hitrosti bistven za njihovo uporabo v industrijo, medicina itd. V tem smislu obstajajo metode za povečanje ali zmanjšanje hitrosti kemične reakcije.

Primer je uporaba katalizatorjev, snovi, ki povečajo hitrost kemičnih reakcij. Te snovi ne sodelujejo v reakcijah, le nadzorujejo hitrost, s katero se pojavijo. Obstajajo tudi snovi, imenovane inhibitorji, ki se uporabljajo na enak način, vendar povzročajo nasproten učinek, torej upočasnjujejo reakcije.

Kako je predstavljena kemična reakcija?

Kemične reakcije so predstavljene s kemičnimi enačbami, tj. formule v katerem so opisani sodelujoči reagenti in dobljeni produkti, ki pogosto nakazujejo določene pogoje, ki so neločljivi za reakcijo, kot so prisotnost toplote, katalizatorjev, svetlobe itd.

Prvo kemijsko enačbo v zgodovini je leta 1615 sestavil Jean Begin v eni od prvih razprav o kemija, tirocinij Chymicum. Danes so običajen pouk in zahvaljujoč njim si lažje predstavljamo, kaj se dogaja v določeni reakciji.

Splošni način predstavitve kemične enačbe je:

Kje:

• A in B sta reaktanta.
• C in D sta produkta.
• do, b, c Y d so stehiometrični koeficienti (so številke, ki označujejo količino reaktantov in produktov), ​​ki jih je treba prilagoditi tako, da je v reaktantih in produktih enaka količina vsakega elementa. Na ta način je izpolnjen zakon o ohranitvi mase (ki določa, da je maso ni niti ustvarjen niti uničen, ampak samo preoblikuje).

V kemični reakciji se atomi prerazporedijo v nove snovi.

Vrste in primeri kemičnih reakcij

Kemične reakcije lahko razvrstimo glede na vrsto reaktantov, ki reagirajo. Na podlagi tega lahko ločimo anorganske kemijske reakcije in organske kemijske reakcije. Toda najprej je pomembno poznati nekaj simbolov, ki se uporabljajo za predstavitev teh reakcij s kemičnimi enačbami:

Anorganske reakcije. Vključi anorganske spojine, in jih je mogoče razvrstiti na naslednji način:

• Glede na vrsto preoblikovanja.
  • Reakcije sinteze ali adicije. Dve snovi se združita, da nastane druga snov. Na primer:
    
  • Reakcije razgradnje. Snov se razgradi na svoje preproste sestavine ali pa ena snov reagira z drugo in se razgradi na druge snovi, ki vsebujejo njene sestavine. Na primer:
    
  • Reakcije izpodrivanja ali substitucije. Spojina ali element zavzame mesto drugega v spojini, jo nadomesti in pusti prosto. Na primer:
    
  • Dvojne substitucijske reakcije. Dva reaktanta izmenjujeta spojine oz kemični elementi hkrati. Na primer:
    
• Glede na vrsto in obliko izmenjane energije.
  • Endotermne reakcije. Toplota se absorbira, tako da lahko pride do reakcije. Na primer:
    
  • Eksotermne reakcije. Ko pride do reakcije, se odda toplota. Na primer:
    
  • Endoluminozne reakcije. Potreben svetloba da pride do reakcije. Na primer: fotosinteza.
    
  • Eksolučne reakcije. Ko se reakcija pojavi, se odda svetloba. Na primer:
    
  • Endoelektrične reakcije. Potreben električna energija da pride do reakcije. Na primer:
    
  • Eksoelektrične reakcije. Električna energija se sprosti ali ustvari, ko pride do reakcije. Na primer:
    

    

• Glede na hitrost reakcije.
  • Počasne reakcije Količina porabljenih reagentov in količina produktov, ki nastanejo v določenem času, je zelo majhna. Na primer: oksidacija železa. Gre za počasno reakcijo, ki jo vsakodnevno opazimo pri zarjavelih železnih predmetih. Če ta reakcija ne bi bila počasna, v današnjem svetu ne bi imeli zelo starih železnih struktur.
    
  • Hitre reakcije. Količina porabljenih reagentov in količina produktov, ki nastanejo v določenem času, je velika. Na primer: reakcija natrija z vodo je reakcija, ki je poleg tega, da poteka hitro, zelo nevarna.
    
• Glede na vrsto vključenega delca.
  • Reakcije kislinsko-bazično. Prenesejo se protoni (H +). Na primer:
    
  • Oksidacijsko-redukcijske reakcije. Prenesejo se elektronov. Pri tej vrsti reakcije moramo pogledati oksidacijsko število vključenih elementov. Če se oksidacijsko število elementa poveča, se ta oksidira, če se zmanjša, se zmanjša. Na primer: v tej reakciji se železo oksidira in kobalt reducira.
    
• Glede na smer reakcije.
  • Reverzibilne reakcije. Grejo v obe smeri, to pomeni, da lahko produkti ponovno postanejo reaktanti. Na primer:
    
  • Nepovratne reakcije. Pojavljajo se le v enem smislu, to je, da se reaktanti pretvorijo v produkte in nasprotni proces ne more priti. Na primer:
    

Organske reakcije. Vključujejo organske spojine, ki so povezane z osnovo življenja. Za njihovo razvrstitev so odvisne od vrste organske spojine, saj ima vsaka funkcionalna skupina vrsto specifičnih reakcij. Na primer alkani, alkeni, alkini, alkoholi, ketoni, aldehidi, etri, estri, nitrili itd.

Nekateri primeri reakcij organskih spojin so:

• Halogeniranje alkanov. Vodik v alkanu se nadomesti z ustreznim halogenom.
  
• Zgorevanje alkanov. Alkani reagirajo s kisikom in dajo ogljikov dioksid in vodo. Ta vrsta reakcije sprosti veliko količino energije.
  
• Halogeniranje alkenov. Dva od vodikov, ki sta prisotna na ogljikih, ki tvorijo dvojno vez, se zamenjata.
  
• Hidrogenacija alkenov. Dvojni vezi sta dodana dva vodika in tako nastane ustrezen alkan. Ta reakcija se pojavi v prisotnosti katalizatorjev, kot so platina, paladij ali nikelj.
  

Pomen kemičnih reakcij

Tako fotosinteza kot dihanje sta primera kemičnih reakcij.

Kemične reakcije so temeljnega pomena za obstoj in razumevanje sveta, kot ga poznamo. Spremembe, ki jih snov doživi v naravnih ali umetnih pogojih (in pogosto ustvarjajo dragocene materiale), so le en primer. Največji dokaz o pomenu kemičnih reakcij je življenje samo v vseh njegovih izrazih.

Obstoj oz živa bitja vseh vrst je mogoče le zahvaljujoč reakcijski sposobnosti snovi, ki je prvim celičnim oblikam življenja omogočila izmenjavo energije z okoljem po presnovnih poteh, torej prek zaporedij kemičnih reakcij, ki so dale več uporabne energije, kot je bila porabljena.

Na primer, v našem vsakdanjem življenju dihanje Sestavljen je iz več kemičnih reakcij, ki so prisotne tudi v fotosinteza od rastline.

Hitrost kemične reakcije

Za kemijske reakcije je potreben določen čas, ki se razlikuje glede na naravo reaktantov in okolje, v katerem reakcija poteka.

Dejavniki, ki vplivajo na hitrost kemičnih reakcij, so na splošno:

• Povišanje temperature Visoke temperature ponavadi povečajo hitrost kemičnih reakcij.
• Povečan pritisk. Povečanje tlaka običajno poveča hitrost kemičnih reakcij. To se običajno zgodi, ko reagirajo snovi, ki so občutljive na spremembe tlaka, kot so plini. V primeru tekočin in trdnih snovi spremembe tlaka ne povzročijo bistvenih sprememb v hitrosti njihovih reakcij.
• Agregacijsko stanje, v katerem so reagenti. Trdne snovi običajno reagirajo počasneje kot tekočine ali plini, čeprav bo hitrost odvisna tudi od reaktivnosti vsake snovi.
• Uporaba katalizatorjev (snovi, ki se uporabljajo za povečanje hitrosti kemičnih reakcij). Te snovi ne sodelujejo v reakcijah, le nadzorujejo hitrost, s katero se pojavijo. Obstajajo tudi snovi, imenovane inhibitorji, ki se uporabljajo na enak način, vendar povzročajo nasproten učinek, torej upočasnjujejo reakcije.
• Svetlobna energija (Svetloba). Nekatere kemične reakcije se pospešijo, ko se nanje osvetli svetloba.
• Koncentracija reagenta. Večina kemičnih reakcij se zgodi hitreje, če imajo visoko koncentracijo svojih reagentov.