Реакциите на разлагане играят голяма роля в живота на планетата. В крайна сметка те допринасят за унищожаването на отпадните продукти на всички биологични организми. Освен това този процес помага на човешкото тяло да усвоява ежедневно различни сложни съединения, като ги разгражда на прости (катаболизъм). В допълнение към всичко по-горе, тази реакция допринася за образуването на прости органични и неорганични вещества от сложни. Нека научим повече за този процес и също така да разгледаме практически примери за реакцията на химическо разлагане.
Какво се наричат реакции в химията, какви са те и от какво зависят
Преди да научите за разлагането, си струва да научите за химическите процеси като цяло. Това име се отнася до способността на молекулите на някои вещества да взаимодействат с други и да образуват нови съединения по този начин.
Например, ако помежду сикислород и две водородни молекули взаимодействат, което води до две молекули водороден оксид, който всички познаваме като вода. Този процес може да бъде написан с помощта на следното химическо уравнение: O.
Въпреки че има различни критерии, по които се разграничават химичните реакции (термичен ефект, катализатори, наличие/отсъствие на фазови граници, промени в степените на окисление на реагентите, обратимост/необратимост), те най-често се класифицират според вид трансформация на взаимодействащи вещества
По този начин има четири вида химически процеси.
- Връзка.
- Разлагане.
- Обмяна.
- Замяна.
Всички горепосочени реакции са графично написани с помощта на уравнения. Общата им схема изглежда така: A → B.
От лявата страна на тази формула са изходните реагенти, а от дясната страна са веществата, образувани в резултат на реакцията. По правило се изисква излагане на температура, електричество или използване на каталитични добавки, за да го стартира. Тяхното присъствие също трябва да бъде посочено в химическото уравнение.
Какво е реакция на разлагане (разделяне)
Този тип химичен процес се характеризира с образуването на две или повече нови съединения от молекулите на едно вещество.
По-просто казано, реакцията на разлагане може да се сравни с къща от дизайнер. След като реши да построи кола и лодка, детето разглобява първоначалната конструкция и изгражда желаната от нейните части. В същото време структурата на самите елементиконструкторът не се променя, точно както се случва с атомите на веществото, участващи в разделянето.
Как изглежда уравнението на разглежданата реакция
Въпреки факта, че стотици съединения са способни да разделят сложното вещество на по-прости компоненти, всички такива процеси протичат по същия принцип. Можете да го изобразите с помощта на схематичната формула: ABV → A+B+C.
В него ABC е първоначалното съединение, което е претърпяло разделяне. A, B и C са вещества, образувани от ABC атоми по време на реакцията на разлагане.
Видове реакции на разцепване
Както беше споменато по-горе, за да се започне химичен процес, често е необходимо да има определен ефект върху реагентите. В зависимост от вида на такава стимулация има няколко вида разлагане:
- Биоразграждане (биологично разграждане). Същността му се крие в разграждането на по-сложни съединения до прости под въздействието на живи организми (микроорганизми). Илюстрация на този процес може да бъде гниене или разлагане на боклука.
- Термолизата е разграждането на вещества под въздействието на високи температури. Този вид има подвид - пиролиза. При реакция на разлагане от този вид, за нейното осъществяване, веществата не само се нагряват, но и се лишават от достъп до кислород и други окислители до тях.
- Електролизата е разделяне на съединения с помощта на електрически ток.
- Радиолиза - разпадането на материята под въздействието на йонизиращи лъчения. Между другото, този процес се използва активнов лъчетерапията.
- Солволиза - тази реакция може да се счита за крайъгълен камък между разлагането и обмена (AB + VG → AG + BV). Въпреки че води до разделяне на сложни съединения на прости под въздействието на разтворител, освободените атоми на изходния реагент взаимодействат не само един с друг, но и с катализатора. В зависимост от същността му се разграничават три подвида солволиза: алкохолиза (алкохоли - ROH), хидролиза (вода - H2O) и амонолиза (амоняк - NH3).
Реакция на разлагане на калиев перманганат (KMnO4)
След като се занимаваме с теорията, си струва да разгледаме практически примери за процеса на разделяне на вещества.
Първото от тях ще бъде разпадането на KMnO4 (обикновено наричан калиев перманганат) поради нагряване. Реакционното уравнение за разлагане на калиев перманганат изглежда така:+ MnO2 + O2↑.
От представената химическа формула се вижда, че за активиране на процеса е необходимо първоначалният реагент да се нагрее до 200 градуса по Целзий. За по-добра реакция калиев перманганат се поставя във вакуумен съд. От това можем да заключим, че този процес е пиролиза.
В лаборатории и в производството се извършва за получаване на чист и контролиран кислород.
Термолиза на калиев хлорат (KClO3)
Реакцията на разлагане на бертолетовата сол е друг пример за класическа термолиза вчисто.
Споменатият процес преминава през два етапа и изглежда така:
- 2 KClO3 (t 400 °C) → 3KClO4 + KCl.
- KClO4 (t от 550 °C) → KCl + 2О2
Също така, термолизата на калиев хлорат може да се извърши при по-ниски температури (до 200°C) на един етап, но това изисква в реакцията да участват катализиращи вещества - оксиди на различни метали (купрум, ферум, манган и др..p.).
Уравнение от този вид би изглеждало така: 2KClO3 (t 150 °С, MnO2) → KCl + 2O2.
Подобно на калиев перманганат, бертолетовата сол се използва в лабораториите и промишлеността за производство на чист кислород.
Електролиза и радиолиза на вода (H20)
Друг интересен практически пример за разглежданата реакция е разлагането на водата. Може да се произвежда по два начина:
- Под влияние на електрически ток върху водороден оксид: H2O → H2↑ + O2↑. Разглежданият метод за получаване на кислород се използва от подводничарите на своите подводници. Също така в бъдеще се планира да се използва за производство на водород в големи количества. Основната пречка за това днес са огромните енергийни разходи, необходими за стимулиране на реакцията. Когато се намери начин да се сведат до минимум, водната електролиза ще стане основният начин за производство не само на водород, но и на кислород.
- Можете също да разделите вода, когато сте изложени на алфа-радиация: H2O → H2O++e-. В резултат на това молекулата на водородния оксид губи един електрон, като се йонизира. В тази форма H2O+ отново реагира с други неутрални водни молекули, образувайки силно реактивен хидроксиден радикал: H2O+ H2O+→ H2O + OH. Загубеният електрон, от своя страна, също реагира паралелно с неутрални молекули на водороден оксид, допринасяйки за тяхното разпадане в H и OH радикали: H2O + e-→ H + OH.
Разцепване на алкани: метан
Като се имат предвид различните начини за разделяне на сложни вещества, си струва да се обърне специално внимание на реакцията на разлагане на алканите.
Това име крие наситени въглеводороди с общата формула CXH2X+2. In молекулите на разглежданите вещества всички въглеродни атоми са свързани с единични връзки.
Представители на тази серия се срещат в природата и в трите агрегатни състояния (газ, течност, твърдо вещество).
Всички алкани (реакцията на разлагане на представителите на тази серия е по-долу) са по-леки от водата и не се разтварят в нея. Въпреки това, самите те са отлични разтворители за други съединения.
Сред основните химични свойства на такива вещества (изгаряне, заместване, халогениране, дехидрогениране) - и способността за разцепване. Този процес обаче може да се осъществи изцяло или частично.
Посоченото по-горе свойство може да бъде разгледано на примера на реакцията на разлагане на метан (първият член на алкановия ред). Тази термолиза настъпва при 1000°C: CH4↑ → C+2H2↑.
Въпреки това, ако реакцията на разлагане на метан се проведе при по-висока температура (1500 ° С) и след това тя бъде рязко намалена, този газ няма да се раздели напълно, образувайки етилен и водород: 2CH 4 ↑ → C2H4↑ + 3H2↑.
Разлагане на етан
Вторият член на разглежданата серия алкани е С2Н4 (етан). Реакцията му на разлагане протича и под въздействието на висока температура (50 ° C) и при пълна липса на кислород или други окислители. Изглежда така: C2H6↑ → C2H4 ↑ + H2↑.
Горното уравнение на реакцията за разлагане на етан до водород и етилен не може да се счита за чиста пиролиза. Факт е, че този процес протича с наличието на катализатор (например никелов метал Ni или водна пара) и това противоречи на определението за пиролиза. Следователно е правилно да се говори за примера за разделяне, представен по-горе, като процес на разлагане, който се случва по време на пиролиза.
Заслужава да се отбележи, че разглежданата реакция в индустрията се използва широко за получаване на най-произвежданото органично съединение в света - газ етилен. Въпреки това, поради експлозивния характер на C2H6този най-прост алкен е по-често синтезиран от други вещества.
След разглеждане на дефиниции, уравнения, видове и различни примери за реакцииразлагане, можем да заключим, че той играе много важна роля не само за човешкото тяло и природата, но и за индустрията. Освен това с негова помощ в лаборатории могат да се синтезират много полезни вещества, което помага на учените да извършват важни химически изследвания.
