Поняття про те, які бувають типи хімічних реакцій, нерозривно пов 'язане з базовим знанням предмета, який в обов' язковому порядку викладається в школі. На відміну від фізичних метаморфоз, в хімії відбувається перетворення речовини з однієї або декількох в іншу або кілька інших. На цьому і засновані практично всі типи хімічних реакцій.
Фактори хімічної реакції
На сьогоднішній день визначено досить велику кількість реакцій, які так чи інакше відносяться до області хімії та фізики. Однак класифікація хімічних реакцій така, що про них можна судити за деякими основними ознаками. Найчастіше це ознаки візуального характеру.
Наприклад, найпростішим способом визначити, пройшла хімічна реакція чи ні, можна назвати зміну кольору речовини або розчину, випадання осаду, виділення газу тощо. Все це неважко помітити, як кажуть, навіть на око. У деяких випадках такий метод не спрацьовує. Зокрема, це стосується рідких реагентів типу кислот і лужів при розчиненні у воді. Хоча даний процес і відноситься суто до фізичних процесів, тим не менш гідратація або гідроліз розглядаються саме з точки зору такої науки, як хімія. Хімічні реакції визначаються додатковими засобами. Наприклад, якщо зайнятися визначенням pH розчину, тут візуально нічого видно не буде. Для індикації використовуються розчини або лакмусовий папір, який пофарбовується в певний колір залежно від кислотності середовища.
Однак тільки візуальними ефектами визначення не обмежується. Тому підтвердженням можуть служити й інші не менш помітні фактори, які проявляються при перебігу або закінченні процесу. І їх існує досить багато.
Не менш цікавою ознакою є підвищення температури або загоряння з 'єднання. Досить згадати шкільні досліди, коли шматочок калію кидають у воду, після чого відбувається виділення водню. Якщо взяти досить великий шматок цього металу і потрібну кількість води, можна домогтися навіть того, що просто станеться вибух неймовірної сили. Зауважте, такі випадки в історії, на жаль, не поодинокі.
Основні типи хімічних реакцій
Що стосується того, які типи хімічних реакцій можна виділити на сучасному етапі розвитку науки хімії, то тут можна для початку згадати, що процеси спочатку і умовно можна розділити на гомогенні і гетерогенні. Гомогенні процеси відбуваються в одній фазі (скажімо, рідина), а гетерогенні реакції в якості основних реагентів використовують кілька станів речовини (рідина, тверда речовина, газ тощо).
Але такий поділ на типи хімічних процесів є далеко не єдиним, оскільки тут потрібно брати до уваги саме перетворення речовин, що беруть участь у реакції, з однієї в іншу.
Ті ж алхіміки намагалися колись отримати золото зі свинцю. Насправді цей процес до хімії можна віднести досить опосередковано.
По суті перетворення одного елемента в інший відноситься, швидше, до області ядерної фізики. Сьогодні можна провести такий процес, однак золото, отримуване таким способом, стає дуже сильно радіоактивним, неймовірно дорогим, і до використання просто непридатне.
Однак в основному розумінні поділу на класи хімічних реакцій варто виділити найбільш поширені типи. За основу прийнято чотири основні класи: реакції з 'єднання, розкладання, заміщення та іонного обміну. Є ще й п 'ятий тип, який не вписується за своєю суттю в жоден з вище перерахованих класів. Це окислювально-відновлювальні реакції, в яких, як правило, основним реагентом виступає перманганат калію (KMnO4), що вважається нарівні з кислотами одним з найсильніших окислювачів, відомих людству.
Реакції з "єднання
Якщо говорити про те, що собою являють умови хімічних реакцій цього типу, умовно сам процес можна уявити у вигляді якогось математичного виразу. Припустимо, у нас є дві речовини. Умовно позначимо їх як "A" і "B". У даному випадку реакція матиме вигляд наступної формули:
A + B = AB
Як вже зрозуміло, відбувається просто злиття двох компонентів (неважливо, прості це або складні речовини, що представляють собою сполуки).
Найпростішим прикладом може бути утворення оксидів. Наприклад:
S + O2 = SO2
Реакції розкладу
Власне, класифікація хімічних реакцій неможлива без розуміння процесів розкладання. Виходячи з вищенаведеного прикладу, сам процес можна уявити у вигляді формули:
X = AB – A – B,
де AB - початкова речовина, а A і B - інгредієнти, на які вона буде розкладена. Відповідно, X - це результат, що являє собою два компоненти A і B, які по завершенні реакції не реагують між собою.
Реакції заміщення
Умови хімічних реакцій із заміщенням теж мають свої особливості. Спираючись на просту математику, цей тип процесів можна описати наступним прикладом:
Припустимо, що у нас є якась сполука у вигляді двох компонентів "AB" і якась речовина "C". У даному уявленні реакція заміщення матиме вигляд:
AB + C = AC + B или AB + C = BC + A.
Іншими словами відбувається звичайне заміщення одного або декількох компонентів на інший.
Реакції іонного обміну
Швидкість хімічної реакції найкраще пояснити на прикладі реакцій іонного обміну, коли реагенти обмінюються іонами (зарядженими частинками). У даному випадку вона може бути максимальною, оскільки перетворення однієї речовини в іншу відбувається на молекулярному рівні. У математичному вираженні така формула має вигляд:
AB + КD = AD + CB (або в інших варіаціях).
По суті, реакції іонного обміну чимось нагадують реакції заміщення, хоча і віднесені до окремого класу.
Окислювально-відновлювальні реакції
Що стосується реакцій цього типу, то вони є з усіх відомих найбільш складними (не кажучи про реакції синтезу). Справа в тому, що навіть скласти звичайне хімічне рівняння за участю перманганату калію без спеціальних знань просто не вийде. Тут потрібно враховувати не тільки валентність кожної вихідної складової, а й валентність, яку набувають складові після закінчення процесу. У більшості випадків валентність може змінюватися в досить широких межах, а результатом реагування двох початкових компонентів може стати освіта трьох або чотирьох з 'єднань.
Фактори, що впливають на швидкість хімічних реакцій
Сама швидкість хімічної реакції безпосередньо залежить від здатності реагентів вступати в процес, а також від деяких додаткових умов, наприклад, температури. Найпростішим прикладом може послужити використання каталізатора - речовини, здатної прискорювати хід хімічної реакції. Скажімо, для її уповільнення в деяких випадках можуть бути використані речовини типу інгібіторів, адсорбентів, абсорбентів тощо. Кожна така речовина здатна суттєво впливати на весь хімічний процес і швидкість його протікання.
Серед речовин цього типу звичайній людині знайомий активоване вугілля, здатне вбирати кислоти або лужі, залежно від середовища, в якому він знаходиться.
Ув 'язнення
Як бачимо, типи хімічних реакцій для розуміння звичайною людиною досить прості. Найголовніше в цьому питанні - чітко собі зрозуміти, що являє собою той чи інший процес. Зауважте, в даному випадку ми розглянули хімічні процеси на основі простої математики, не вдаючись у подробиці хімії. Здається, саме такий підхід допоможе пояснити суть основних хімічних процесів, так би мовити, "на пальцях". Більше того, саме з точки зору математики кожен і зможе зрозуміти, яким насправді є той чи інший процес.
В даному випадку не розглядалися хімічні реакції і системи, в яких взаємодіє більше двох реагентів. Для їх розуміння потрібно володіти певними знаннями. Тільки з ними можна буде скласти те ж рівняння, що описує даний процес, не кажучи вже про органічну хімію, де для розуміння того, що являє собою якусь речовину, доведеться навіть застосовувати структурні формули, скажімо, на основі бензольного кільця або приєднуваних радикалів.
В даному випадку відштовхуватися доводиться від звичайних основ неорганічної хімії, яка і описує більшість процесів найбільш просто і лаконічно. Це вірно, адже на зорі розвитку самої науки про органічну ніхто й гадки не мав, проте результати відкриттів і багатьох досліджень просто вражають уяву.