Много процеси, без които е невъзможно да си представим нашия живот (като дишане, храносмилане, фотосинтеза и други подобни) са свързани с различни химични реакции на органични съединения (и неорганични). Нека разгледаме основните им типове и да се спрем по-подробно на процеса, наречен свързване (прикачване).
Какво е химическа реакция
На първо място, струва си да се даде обща дефиниция на това явление. Разглежданата фраза се отнася до различни реакции на вещества с различна сложност, в резултат на които се образуват продукти, различни от оригиналните. Веществата, участващи в този процес, се наричат "реагенти".
В писмен вид химическата реакция на органични съединения (и неорганични) се записва с помощта на специализирани уравнения. Външно те са малко като математически примери за събиране. Въпреки това, вместо знак за равенство ("="), се използват стрелки ("→" или "⇆"). Освен това от дясната страна на уравнението понякога може да имаповече вещества, отколкото в ляво. Всичко преди стрелката са веществата преди началото на реакцията (лявата страна на формулата). Всичко след него (от дясната страна) са съединенията, образувани в резултат на химическия процес, който се проведе.
Като пример за химическо уравнение можем да разгледаме реакцията на разлагане на водата на водород и кислород под действието на електрически ток: 2H2O → 2H 2 ↑ + O2↑. Водата е първоначалният реагент, а кислородът и водородът са продуктите.
Като друг, но по-сложен пример за химична реакция на съединения, можем да разгледаме феномен, познат на всяка домакиня, която е печела сладкиши поне веднъж. Говорим за гасене на сода бикарбонат с трапезен оцет. Действието, което се извършва, се илюстрира със следното уравнение: CO2↑ + H2O. От него става ясно, че в процеса на взаимодействие на натриев бикарбонат и оцет се образуват натриева сол на оцетната киселина, вода и въглероден диоксид.
По своето естество химическите процеси са междинни между физически и ядрени.
За разлика от първите, съединенията, участващи в химичните реакции, могат да променят състава си. Тоест от атомите на едно вещество могат да се образуват няколко други, както в горното уравнение за разлагане на водата.
За разлика от ядрените реакции, химичните реакции не засягат ядрата на атомите на взаимодействащите вещества.
Какви са видовете химически процеси
Разпределението на реакциите на съединенията по тип става според различникритерии:
- Обратимо/необратимо.
- Наличие/отсъствие на каталитични вещества и процеси.
- Чрез абсорбция/освобождаване на топлина (ендотермична/екзотермична реакция).
- По брой фази: хомогенен/хетерогенен и два хибридни сорта.
- Чрез промяна на степените на окисление на взаимодействащите вещества.
Видове химични процеси в неорганичната химия чрез метод на взаимодействие
Този критерий е специален. С негова помощ се разграничават четири типа реакции: свързване, заместване, разлагане (разделяне) и обмен.
Името на всеки от тях съответства на процеса, който описва. Тоест в съединение веществата се комбинират, при заместване - преминават в други групи, при разлагането на един реагент се образуват няколко, а при обмена участниците в реакцията сменят атомите помежду си.
Видове процеси според метода на взаимодействие в органичната химия
Въпреки голямата сложност, реакциите на органичните съединения протичат на същия принцип като неорганичните. Те обаче имат малко по-различни имена.
Така че реакциите на комбиниране и разлагане се наричат "добавяне", както и "разцепване" (елиминиране) и директно органично разлагане (в този раздел от химията има два вида процеси на разделяне).
Други реакции на органични съединения са заместване (името не се променя), пренареждане (обмяна) иредокс процеси. Въпреки сходството на техните механизми, те са по-гъвкави в органичната материя.
Съединена химична реакция
След като разгледахме различните видове процеси, в които веществата влизат в органичната и неорганичната химия, си струва да се спрем по-подробно на съединението.
Тази реакция се различава от всички останали по това, че независимо от броя на реагентите в началото, на финала всички те се обединяват в едно.
Като пример можем да си припомним процеса на гасене на вар: CaO + H2O → Ca(OH)2. В този случай се получава реакцията на комбинацията от калциев оксид (негасена вар) с водороден оксид (вода). В резултат на това се образува калциев хидроксид (гасена вар) и се отделя топла пара. Между другото, това означава, че този процес е наистина екзотермичен.
Сложно уравнение на реакцията
Схематично разглежданият процес може да бъде представен по следния начин: A+BV → ABC. В тази формула ABV е новообразувано сложно вещество, A е прост реагент, а BV е вариант на сложно съединение.
Заслужава да се отбележи, че тази формула е характерна и за процеса на присъединяване и присъединяване.
Примери за разглежданата реакция са взаимодействието на натриев оксид и въглероден диоксид (NaO2 + CO2↑ (t 450 -550 °С) → Na2CO3), както и серен оксид с кислород (2SO2+ O 2↑ → 2SO3).
Също така, няколко сложнивръзки: AB + VG → ABVG. Например, все същият натриев оксид и водороден оксид: NaO2 +Н2О → 2NaOH
Условия на реакция в неорганични съединения
Както е показано в предишното уравнение, вещества с различна степен на сложност могат да влязат в разглежданото взаимодействие.
В този случай за прости реагенти от неорганичен произход са възможни редокс реакции на съединението (A + B → AB).
Като пример можем да разгледаме процеса на получаване на железен хлорид. За това се провежда комбинирана реакция между хлор и ферум (желязо): 3Cl2↑ + 2Fe → 2FeCl3.
Ако говорим за взаимодействието на сложни неорганични вещества (AB + VG → ABVG), в тях могат да възникнат процеси, които засягат и не засягат тяхната валентност.
Като илюстрация на това, разгледайте примера за образуването на калциев бикарбонат от въглероден диоксид, водороден оксид (вода) и бял хранителен оцветител E170 (калциев карбонат): CO2 ↑ + H 2O +CaCO3 → Ca(CO3) 2. В този случай се осъществява класическа сложна реакция. По време на неговото изпълнение валентността на реагентите не се променя.
Малко по-съвършено (от първото) химическо уравнение 2FeCl2 + Cl2↑ → 2FeCl3 е пример за редокс процес при взаимодействието на прост и сложен неорганиченреагенти: газ (хлор) и сол (железен хлорид).
Видове реакции на добавяне в органичната химия
Както вече беше споменато в четвърти параграф, в веществата от органичен произход, въпросната реакция се нарича "добавяне". Като правило в него участват сложни вещества с двойна (или тройна) връзка.
Например, реакцията между дибром и етилен, водеща до образуването на 1,2-дибромоетан: (C2H4) CH 2=CH2 + Br2 → (C₂H₄Br₂) BrCH2 - CH2Br. Между другото, знаци, подобни на равенство и минус ("=" и "-") в това уравнението показва връзките между атомите на съединението. Това е особеност на писането на формули на органични вещества.
В зависимост от това кои от съединенията действат като реагенти, има няколко разновидности на разглеждания процес на добавяне:
- Хидрогениране (водородните молекули H се добавят по протежение на множествената връзка).
- Хидрохалогениране (добавено е хидрохалогениране).
- Халогениране (добавяне на халогени Br2, Cl2↑ и други подобни).
- Полимеризация (образуване на вещества с високо молекулно тегло от няколко нискомолекулни съединения).
Примери за реакция на добавяне (съединение)
След като изброите разновидностите на разглеждания процес, си струва да научите на практика някои примери за сложната реакция.
Като илюстрация на хидрогенирането, можетеобърнете внимание на уравнението за взаимодействието на пропен с водород, в резултат на което ще се появи пропан: (С3Н6↑)-CH=CH2↑ + N2↑ → (C3N8↑) CH3-CH2-CH3↑.
В органичната химия може да възникне реакция на съединение (присъединяване) между солна киселина (неорганична субстанция) и етилен за образуване на хлороетан: (C2H4↑) CH2=CH2↑ + HCl → CH3- CH2-Cl (C2H5Cl). Представеното уравнение е пример за хидрохалогениране.
Що се отнася до халогенирането, то може да се илюстрира с реакцията между дихлор и етилен, водеща до образуването на 1,2-дихлороетан: (C2H4↑) CH2=CH2 + Cl2↑ → (C₂H₄Cl₂) ClCH 2-CH2Cl.
Много полезни вещества се образуват благодарение на органичната химия. Реакцията на свързване (прибавяне) на етиленови молекули с радикален инициатор на полимеризация под въздействието на ултравиолетовите лъчи е потвърждение за това: n CH2 =CH2 (R и UV светлина) → (-CH2-CH2-)n. Така образуваното вещество е добре познато на всеки човек под името полиетилен.
Различни видове опаковки, чанти, съдове, тръби,затоплящи материали и много други. Характеристика на това вещество е възможността за неговото рециклиране. Полиетиленът дължи своята популярност на това, че не се разлага, поради което еколозите имат негативно отношение към него. Въпреки това през последните години беше намерен начин за безопасно изхвърляне на полиетиленовите продукти. За това материалът се обработва с азотна киселина (HNO3). След това някои видове бактерии са в състояние да разградят това вещество до безопасни компоненти.
Реакцията на свързване (привързаност) играе важна роля в природата и човешкия живот. В допълнение, той често се използва от учени в лаборатории за синтезиране на нови вещества за различни важни изследвания.
