Оглавление
- 1 Химическая реакция
- 1.1 Определение химической реакции
- 1.2 Классификация химических реакций
- 1.3 Реагенты и продукты
- 1.4 Механизм реакции
- 1.5 Химические уравнения
- 1.6 Скорость и температура
- 1.7 Классификация реакций
- 1.8 Химический синтез и биохимия
- 1.9 История химических реакций
- 1.10 Характеристики химических реакций
- 1.11 Элементарные реакции
- 1.12 Химическое равновесие
- 1.13 Химическое равновесие
- 1.14 Термодинамика реакций
- 1.15 Кинетика реакций
- 1.16 Типы реакций
- 1.17 Прямая и обратная реакции
- 1.18 Сгорание
- 1.19 Окислительно-восстановительные реакции
- 1.20 Примеры окислительно-восстановительных реакций
- 1.21 Электрохимические реакции
- 1.22 Реакции комплексообразования
- 1.23 Кислотно-основные реакции
- 1.24 Осаждение
- 1.25 Реакции в твердом состоянии
- 1.26 Реакции на границе раздела твердого тела и газа
- 1.27 Фотохимические реакции
- 1.28 Катализ
- 1.29 Реакции замещения
- 1.30 Реакции присоединения и элиминации
- 1.31 Реакции перегруппировки
- 1.32 Биохимические реакции
- 1.33 Каталитическое действие ферментов
- 1.34 Биохимические реакции и метаболизм
- 1.35 Разложение органического материала
- 1.36 Химические реакции в технологии
- 1.37 Мониторинг химических реакций
- 1.38 Дополнительные ресурсы
- 1.39 Полный текст статьи:
- 2 Chemical reaction – Arc.Ask3.Ru
Химическая реакция
-
Определение химической реакции
- Химическая реакция — это процесс, приводящий к химическому превращению одного набора веществ в другой.
- Атомы перестраиваются, и реакция сопровождается изменением энергии.
-
Классификация химических реакций
- Классические реакции включают изменения в положении электронов, без изменений в ядрах.
- Ядерная химия включает реакции с нестабильными и радиоактивными элементами.
-
Реагенты и продукты
- Вещества, участвующие в реакции, называются реагентами.
- Реакции образуют один или несколько продуктов с другими свойствами.
-
Механизм реакции
- Реакции состоят из последовательности элементарных реакций.
- Механизм реакции описывает точный ход действий.
-
Химические уравнения
- Уравнения символически представляют исходные материалы, продукты и условия реакции.
- Уравнения должны быть сбалансированы по стехиометрии.
-
Скорость и температура
- Скорость реакции увеличивается с повышением температуры.
- Некоторые реакции экзотермические, другие эндотермические.
-
Классификация реакций
- Реакции могут быть окислительно-восстановительными или не-окислительно-восстановительными.
- Простые окислительно-восстановительные реакции классифицируются как реакции сочетания, разложения или однократного вытеснения.
-
Химический синтез и биохимия
- Химический синтез использует различные реакции для получения желаемого продукта.
- В биохимии реакции катализируются ферментами.
-
История химических реакций
- Химические реакции известны с древности, включая сгорание и ферментацию.
- Алхимики изучали химические превращения, пытаясь превратить свинец в золото.
- В 17 веке Глаубер получил соляную кислоту и сульфат натрия.
- В 18 веке Лавуазье опроверг теорию флогистона.
- В 19 веке Велер синтезировал мочевину из неорганических предшественников.
-
Характеристики химических реакций
- Общие характеристики: выделение газа, образование осадка, изменение температуры, изменение состояния.
- Уравнения используются для графической иллюстрации реакций.
-
Элементарные реакции
- Элементарная реакция — это наименьшее разделение реакции, без промежуточных продуктов.
- Мономолекулярные реакции включают изомеризацию и диссоциацию.
- Бимолекулярные реакции включают синтез и перенос частиц.
-
Химическое равновесие
- Большинство реакций обратимы и конкурируют друг с другом.
-
Химическое равновесие
- Скорость реакции зависит от концентрации и времени.
- Обратная скорость постепенно увеличивается и достигает равновесия.
- Равновесие определяется минимальной свободной энергией.
-
Термодинамика реакций
- Реакции могут быть экзотермическими или эндотермическими.
- Экзотермические реакции выделяют энергию, эндотермические потребляют.
- Энтропия системы увеличивается с повышением температуры.
-
Кинетика реакций
- Скорость реакции зависит от концентраций реагентов, площади поверхности, давления, энергии активации и температуры.
- Катализаторы увеличивают скорость реакции.
- Некоторые реакции требуют электромагнитного излучения.
-
Типы реакций
- Синтез: два или более простых вещества образуют более сложное.
- Разложение: более сложное вещество распадается на более простые.
- Однократное замещение: один элемент заменяет другой в соединении.
- Двойное замещение: анионы и катионы двух соединений меняются местами.
-
Прямая и обратная реакции
- Реакции могут протекать в прямом или обратном направлении.
- Прямые реакции уменьшают свободную энергию Гиббса, обратные увеличивают.
- Примеры прямых реакций: реакция водорода и кислорода, диссоциация уксусной кислоты.
- Примеры обратных реакций: зарядка батареи, фотосинтез.
-
Сгорание
- Реакции горения включают взаимодействие элементов с окислителем, обычно кислородом.
- Примеры: сгорание углеводородов, взаимодействие углерода, магния или серы с кислородом.
-
Окислительно-восстановительные реакции
- Окисление — повышение степени окисления атомов
- Восстановление — понижение степени окисления атомов
- Перенос электронов всегда приводит к изменению степени окисления
-
Примеры окислительно-восстановительных реакций
- Na + Cl2 → NaCl
- Na окисляется, Cl восстанавливается
- Na является восстановителем, Cl — окислителем
-
Электрохимические реакции
- Электроны используются как восстановитель и окислитель
- Важны для получения химических элементов
-
Реакции комплексообразования
- Лиганды образуют координационные комплексы
- Правило 18 электронов и теория кристаллического поля
- Включают обмен лигандами и окислительно-восстановительные процессы
-
Кислотно-основные реакции
- Перенос протонов от кислоты к основанию
- Равновесие определяется константами диссоциации
- Нейтрализация — образование нейтральной соли
-
Осаждение
- Образование твердого вещества в растворе
- Ускорение процесса добавлением осаждающего агента
- Медленное осаждение приводит к монокристаллам
-
Реакции в твердом состоянии
- Медленные реакции из-за низкой скорости диффузии
- Ускорение за счет повышения температуры и тонкого разделения реагентов
-
Реакции на границе раздела твердого тела и газа
- Наблюдаются с помощью сканирующей туннельной микроскопии
- Могут быть связаны с катализом
-
Фотохимические реакции
- Атомы и молекулы поглощают энергию света
- Включают водородно-кислородные реакции и радикальную полимеризацию
- Важны для фотосинтеза и образования витамина D
-
Катализ
- Реакция ускоряется катализатором
- Катализаторы могут быть гетерогенными или гомогенными
- Гетерогенные катализаторы — металлы платиновой группы
- Гомогенные катализаторы — кислоты
-
Реакции замещения
- Нуклеофильное замещение: нуклеофил замещает атом или часть молекулы, образуя новую связь.
- Электрофильное замещение: электрофил атакует молекулу, образуя σ-комплекс.
- Радикальное замещение: радикал атакует молекулу, вызывая цепную реакцию.
-
Реакции присоединения и элиминации
- Присоединение: образование двойной или тройной связи.
- Элиминация: удаление группы, образование двойной связи.
- Механизмы E1 и E2: различные стереохимические конфигурации продуктов.
-
Реакции перегруппировки
- Гидридный сдвиг: миграция группы от одного углерода к соседнему.
- Сигматропные реакции: перегруппировка Коупа.
- Циклические перегруппировки: циклоприсоединения и перициклические реакции.
-
Биохимические реакции
- Контролируются ферментами, которые специализируются на одной реакции.
- Реакция протекает в активном центре фермента.
-
Каталитическое действие ферментов
- Основано на форме молекул, напряженности связей, близости и ориентации молекул, передаче или удалении протонов, электростатических взаимодействиях
-
Биохимические реакции и метаболизм
- Анаболизм: образование крупных молекул из мелких частиц под контролем ДНК и ферментов
- Биоэнергетика: источники энергии для реакций, такие как глюкоза и кислород
- АТФ используется для активизации других реакций
-
Разложение органического материала
- Грибы, бактерии и другие микроорганизмы разлагают органический материал
-
Химические реакции в технологии
- Используются для синтеза новых соединений из природного сырья
- Катализаторы снижают энергию и увеличивают скорость реакции
- Термитная реакция применяется в пиротехнике и сварке
-
Мониторинг химических реакций
- Зависит от скорости реакции
- Медленные процессы анализируются на месте с помощью рН и спектров оптического поглощения
- Быстрые реакции изучаются с помощью сверхбыстрой лазерной спектроскопии
-
Дополнительные ресурсы
- Портал по химии
- Химическое уравнение
- Субстрат, реагент, катализатор, продукт
- Модель химической реакции
- Химик, химия, сгорание
- Ограничивающий реагент, список органических реакций
- Баланс массы, микроскопическая обратимость
- Органическая реакция, кинетический анализ хода реакции
- Обратимая реакция