1. Basado en cambios en los estados de oxidación de los elementos en moléculas de sustancias reaccionantes, todas las reacciones se dividen en:
a) reacciones redox (reacciones con transferencia de electrones);
B) reacciones no redox (reacciones sin transferencia de electrones).
2. Por el signo del efecto de calor todas las reacciones se dividen en:
a) exotérmico (va con la liberación de calor);
B) endotérmico (viene con absorción de calor).
3. Basado en homogeneidad del sistema de reacción las reacciones se dividen en:
a) homogéneo (fluyendo en un sistema homogéneo);
B) heterogéneo (fluyendo en un sistema heterogéneo)
4. Dependiendo de presencia o ausencia de un catalizador las reacciones se dividen en:
a) catalítico (va con la participación de un catalizador);
B) no catalítico (sin catalizador).
5. Basado en reversibilidad todas las reacciones químicas se dividen en:
a) irreversible (fluyendo en una sola dirección);
B) reversible (fluyendo simultáneamente hacia adelante y hacia atrás).
Considere otra clasificación de uso común.
Por el número y composición de materiales de partida (reactivos) y productos de reacción. Se pueden distinguir los siguientes tipos más importantes de reacciones químicas:
a) reacciones compuestas; B) reacciones de descomposición;
v) reacciones de sustitución; GRAMO) reacciones de intercambio.
Reacciones compuestas son reacciones en el curso de las cuales se forma una sustancia de composición más compleja a partir de dos o más sustancias:
A + B + ... = B.
Hay una gran cantidad de reacciones de la combinación de sustancias simples (metales con no metales, no metales con no metales), por ejemplo:
Fe + S = FeS 2Na + H 2 = 2NaH
S + О 2 = SO 2 Н 2 + Сl 2 = 2HCl
Las reacciones de la composición de sustancias simples son siempre reacciones redox. Normalmente, estas reacciones son exotérmicas.
Las sustancias complejas también pueden participar en las reacciones del compuesto, por ejemplo:
CaO + SO 3 = CaSO 4 K 2 O + H 2 O = 2KON
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2
En los ejemplos anteriores, los estados de oxidación de los elementos no cambian durante el curso de las reacciones.
También hay reacciones de la combinación de sustancias simples y complejas que pertenecen a reacciones redox, por ejemplo:
2FеС1 2 + Сl 2 = 2FеСl 3 2SО 2 + О 2 = 2SO 3
· Reacciones de descomposición- estas son reacciones, durante el curso de las cuales se forman dos o más sustancias más simples a partir de una sustancia compleja: A = B + C + ...
Los productos de descomposición de la sustancia inicial pueden ser tanto sustancias simples como complejas, por ejemplo:
2Fе (ОН) 3 = Fe 2 О 3 + 3Н 2 О ВаСО 3 = ВаО + СО 2
2ÀgNO 3 = 2Àg + 2NO 2 + О 2
Las reacciones de descomposición generalmente ocurren cuando las sustancias se calientan y son reacciones endotérmicas. Al igual que las reacciones compuestas, las reacciones de descomposición pueden tener lugar con o sin un cambio en los estados de oxidación de los elementos.
Reacciones de sustitución son reacciones entre sustancias simples y complejas, durante las cuales los átomos de una sustancia simple reemplazan a los átomos de uno de los elementos de la molécula de una sustancia compleja. Como resultado de la reacción de sustitución, se forma una nueva sustancia compleja nueva y simple:
A + BC = AC + B
Estas reacciones son casi siempre reacciones redox. Por ejemplo:
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
Ca + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + H 2
Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
2Аl + Fe 2 О 3 = 2Fе + Аl 2 О 3
2KBr + Cl 2 = 2KCl + Br 2
Hay un pequeño número de reacciones de sustitución que involucran sustancias complejas y que ocurren sin cambiar los estados de oxidación de los elementos, por ejemplo:
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + P 2 O 5
Reacciones de intercambio son reacciones entre dos sustancias complejas, cuyas moléculas intercambian sus partes constituyentes:
AB + CB = AB + CB
Las reacciones de intercambio siempre se desarrollan sin transferencia de electrones, es decir, no son reacciones redox. Por ejemplo:
HNO 3 + NaOH = NaNO 3 + H 2 O
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl
Como resultado de las reacciones de intercambio, generalmente se forma un precipitado (↓) o una sustancia gaseosa () o un electrolito débil (por ejemplo, agua).
Durante las reacciones químicas, se obtienen otras sustancias a partir de algunas sustancias (no confundir con las reacciones nucleares, en las que un elemento químico se convierte en otro).
Cualquier reacción química se describe mediante una ecuación química:
Reactivos → Productos de reacción
La flecha indica la dirección de la reacción.
Por ejemplo:
En esta reacción, el metano (CH 4) reacciona con el oxígeno (O 2), dando como resultado la formación de dióxido de carbono (CO 2) y agua (H 2 O), o más bien, vapor de agua. Esta es exactamente la reacción que ocurre en su cocina cuando enciende el quemador de gas. La ecuación debe leerse así: una molécula de gas metano reacciona con dos moléculas de gas oxígeno, dando como resultado una molécula de dióxido de carbono y dos moléculas de agua (vapor de agua).
Los números delante de los componentes de una reacción química se llaman coeficientes de reacción.
Las reacciones químicas son endotérmico(con absorción de energía) y exotérmico(con liberación de energía). La combustión de metano es un ejemplo típico de reacción exotérmica.
Hay varios tipos de reacciones químicas. Los más comunes:
- reacciones compuestas;
- reacciones de descomposición;
- reacciones de sustitución simple;
- reacciones de doble sustitución;
- reacciones de oxidación;
- reacciones redox.
Reacciones compuestas
En reacciones compuestas, al menos dos elementos forman un producto:
2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t)- la formación de sal de mesa.
Se debe prestar atención al matiz esencial de las reacciones del compuesto: dependiendo de las condiciones de la reacción o de las proporciones de los reactivos que entran en la reacción, pueden resultar diferentes productos. Por ejemplo, en condiciones normales de combustión de carbón, se obtiene dióxido de carbono:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)
Si la cantidad de oxígeno no es suficiente, se forma monóxido de carbono mortal:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)
Reacciones de descomposición
Estas reacciones son, por así decirlo, esencialmente opuestas a las reacciones del compuesto. Como resultado de la reacción de descomposición, la sustancia se descompone en dos (3, 4 ...) elementos (compuestos) más simples:
- 2H 2 O (l) → 2H 2 (g) + O 2 (g)- descomposición del agua
- 2H 2 O 2 (l) → 2H 2 (g) O + O 2 (g)- descomposición de peróxido de hidrógeno
Reacciones de sustitución simple
Como resultado de reacciones de sustitución simple, el elemento más activo reemplaza al menos activo en el compuesto:
Zn (t) + CuSO 4 (p-p) → ZnSO 4 (p-p) + Cu (t)
El zinc en la solución de sulfato de cobre desplaza al cobre menos activo, dando como resultado una solución de sulfato de zinc.
El grado de actividad de los metales al aumentar la actividad:
- Los más activos son los metales alcalinos y alcalinotérreos.
La ecuación iónica de la reacción anterior será:
Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)
El enlace iónico de CuSO 4, cuando se disuelve en agua, se descompone en un catión de cobre (carga 2+) y un anión sulfato (carga 2-). Como resultado de la reacción de sustitución, se forma un catión de zinc (que tiene la misma carga que el catión de cobre: 2-). Tenga en cuenta que el anión sulfato está presente en ambos lados de la ecuación, por lo que puede abreviarse con todas las reglas de las matemáticas. Como resultado, obtienes la ecuación ion-molecular:
Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)
Reacciones de doble sustitución
En las reacciones de doble sustitución, dos electrones ya están sustituidos. Estas reacciones también se denominan reacciones de intercambio... Tales reacciones tienen lugar en solución con la formación de:
- sólido insoluble (reacción de precipitación);
- agua (reacción de neutralización).
Reacciones de precipitación
Al mezclar una solución de nitrato de plata (sal) con una solución de cloruro de sodio, se forma cloruro de plata:
Ecuación molecular: KCl (p-p) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (t) + KNO 3 (p-p)
Ecuación iónica: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -
Ecuación de iones moleculares: Cl - + Ag + → AgCl (s)
Si el compuesto es soluble, será iónico en solución. Si el compuesto es insoluble, precipitará formando un sólido.
Reacciones de neutralización
Estas son las reacciones de interacción de ácidos y bases, como resultado de las cuales se forman moléculas de agua.
Por ejemplo, la reacción de mezclar una solución de ácido sulfúrico y una solución de hidróxido de sodio (lejía):
Ecuación molecular: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (g)
Ecuación iónica: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (g)
Ecuación de iones moleculares: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) o H + + OH - → H 2 O (l)
Reacciones de oxidación
Estas son reacciones de interacción de sustancias con oxígeno gaseoso en el aire, en las que, por regla general, se libera una gran cantidad de energía en forma de calor y luz. Una reacción de oxidación típica es la combustión. Al comienzo de esta página, se da la reacción de la interacción del metano con el oxígeno:
CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
El metano se refiere a los hidrocarburos (compuestos de carbono e hidrógeno). Cuando un hidrocarburo reacciona con el oxígeno, se libera mucha energía térmica.
Reacciones redox
Son reacciones en las que hay un intercambio de electrones entre los átomos de los reactivos. Las reacciones discutidas anteriormente también son reacciones redox:
- 2Na + Cl 2 → 2NaCl - reacción del compuesto
- CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - reacción de oxidación
- Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - reacción de sustitución simple
Las reacciones redox más detalladas con una gran cantidad de ejemplos de resolución de ecuaciones mediante el método de balance electrónico y el método de semirreacción se describen en la sección
Departamento de Educación de la Región de Ivanovo
Institución educativa profesional presupuestaria estatal regional
Facultad de Tecnología del Sur
DESARROLLO METODOLÓGICO
LECCIÓN ABIERTA DE QUÍMICA
En el tema:
« Clasificación de reacciones químicas.»
Maestro: Vdovin Yu.A.
Bien:I
Grupo: 39-40
Yuzha - 2017
| Tema de la lección: | Clasificación de reacciones químicas. |
| Objetivos de la lección: | Ampliar y profundizar el conocimiento de las reacciones químicas, compararlas con otro tipo de fenómenos. Aprenda a resaltar las características esenciales que se pueden utilizar como base para la clasificación de reacciones químicas. Considere la clasificación de reacciones químicas según varios criterios. |
| Objetivos de la lección: | 1. Educativo - para sistematizar, generalizar y profundizar el conocimiento de los estudiantes sobre las reacciones químicas y su clasificación, desarrollar las habilidades del trabajo independiente, la capacidad de escribir ecuaciones de reacción y ordenar coeficientes, indicar los tipos de reacciones, sacar conclusiones y generalizaciones. 2. Desarrollar - desarrollar una cultura del habla usando términos y fórmulas químicas, el desarrollo de habilidades cognitivas, pensamiento, atención. 3. Educativo - educación de la independencia, perseverancia, atención, tolerancia. |
| Tipo de lección: | Conjunto |
| Equipos y reactivos: | Reactivos: Nitrato de amonio, hidróxido de sodio, hidróxido de amonio, sulfato de cobre (II), carbonato de sodio, ácido clorhídrico, hexacianoferrato de potasio (III), cloruro de hierro (III), permanganato de potasio, ácido sulfúrico, etanol. Equipo: Tubos de ensayo, matraces con soluciones, pipetas, gradillas, placa de Petri, placa de porcelana para evaporación, varilla de vidrio, algodón, bandeja de horno de metal. |
| Métodos de enseñanza | Verbal (conversación, explicación) Métodos de aprendizaje de problemas, experiencia de laboratorio. |
| Formas de trabajo: | individual, frontal. |
Plan de estudios:
Durante las clases:
1. Momento organizativo (1 min)
A) Saludos;
B) precauciones de seguridad;
2. Motivación (2 min)
Introducción:
En el mundo que nos rodea tiene lugar una gran cantidad de reacciones. Así que simplemente nos sentamos, nos ponemos de pie, vamos a alguna parte, y en cada célula de nuestro cuerpo, cada segundo, hay decenas y cientos de miles de transformaciones de algunas sustancias en otras.
Casi no es inferior a un organismo vivo y materia inanimada. En algún lugar ahora, en este mismo momento, se está produciendo un ciclo químico: algunas moléculas desaparecen, otras surgen y estos procesos nunca se detienen.
Si todos pararan de la noche a la mañana, el mundo se quedaría en silencio. ¿Cómo mantener en la memoria la variedad de procesos químicos, cómo navegarlos en la práctica? ¿Cómo se las arreglan los biólogos para navegar por la diversidad de organismos vivos? (creando una situación problemática).
Supuesta respuesta: En cualquier ciencia se utiliza una técnica de clasificación, que permite dividir todo el conjunto de objetos en grupos en base a criterios comunes.
Formulemos el tema de la lección: Clasificación de reacciones químicas.
Cualquier lección debe tener un propósito.
Formulemos los objetivos de la lección de hoy.
¿Qué debemos considerar?
¿Qué deberías aprender?
Considere posibles clasificaciones de reacciones químicas.
Aprenda a resaltar los signos mediante los cuales se realiza la clasificación de reacciones.
¿Y de qué sirve clasificar reacciones químicas?
Supuesta respuesta: Ayuda a generalizar, estructurar el conocimiento sobre los procesos químicos, resaltar algo en común y predecir, sobre la base del conocimiento existente, algo más desconocido, pero similar a lo conocido.
¿Y dónde se puede aplicar el conocimiento de la clasificación de reacciones químicas en su práctica?
Supuesta respuesta: algunas clases de reacciones químicas nos pueden resultar útiles en la práctica. Por ejemplo, un fenómeno tan importante para usted como la galvanoplastia se basa en procesos redox. Creo que el concepto de "células galvánicas" te resulta dolorosamente familiar.
Además, el conocimiento de la clase de reacción química de un proceso en particular puede ayudar a controlar este proceso.
3. Actualización de conocimientos (6 min)
A) Tarea con tarjetas sobre la diferencia entre procesos físicos y reacciones químicas (2 min).
La tarea la realiza un alumno en una pizarra magnética y en paralelo con un grupo con una presentación.
Eche un vistazo a estos fenómenos conocidos por todos ustedes. Divídalos en grupos. Nombra los grupos y define cada grupo.
B) Repita las precauciones de seguridad
Experimentos de laboratorio (3 min)
¿Cómo puede saber que estamos teniendo una reacción química?
Respuesta estimada n. ° 1: por criterios.
Supuesta respuesta # 2: por precipitación, desprendimiento de gas, etc.
Y ahora les sugiero que se sumerjan en la atmósfera del empirismo y sean experimentadores. Hay tubos de ensayo y botellas con reactivos frente a usted. En el campo de trabajo, en la tarea número 2, se indican los métodos del experimento. Haz estos experimentos. Ingrese los resultados de sus experimentos en la tabla "Signos de reacciones químicas".
| Signo de fuga | Esquema de reacción |
|
| La aparición de un olor | ||
| Precipitación | ||
| Disolución de sedimentos | ||
| Evolución de gas | ||
| Cambio de color | ||
| Emisión de luz | ||
| Destacando o absorción de calor |
4 ... Aprendiendo material nuevo (15 min)
Hemos visto que las reacciones químicas suelen ir acompañadas de efectos. Algunos de estos efectos se utilizan como base para diferentes tipos de clasificación ...
Sí, las reacciones químicas se clasifican en diferentes tipos, por lo que la misma reacción química se puede ver y clasificar de diferentes maneras.
A) Clasificación por número y composición de reactivos y sus productos:
Conexiones
Expansiones
Sustituciones
Una diapositiva muestra ejemplos de reacciones químicas.
Los chicos comparan las ecuaciones de reacción y formulan definiciones de clases basadas en este análisis comparativo. Lo mismo ocurre con otros tipos.
B) Por efecto térmico
Exotérmico
Endotérmico
C) Por un cambio en el estado de oxidación
Redox
Sin cambios en el estado de oxidación
D) Por composición de fases
Homogéneo
Heterogéneo
E) Sobre el uso del catalizador
Catalítico
No catalítico
E) En la dirección:
Reversible
No reversible
5. Aplicación y consolidación de conocimientos (15 min)
Ahora es el momento de aplicar nuestros conocimientos.
Los chicos realizan las tareas 3-5 del campo de trabajo.
3. Delante de cada término perteneciente a una clase de reacciones químicas, pegue la definición requerida.
| Reacciones compuestas | Reacciones que dan como resultado una sustancia compleja a partir de dos o más sustancias. |
| Reacciones de descomposición | Reacciones como resultado de las cuales se forman varias sustancias nuevas a partir de una sustancia compleja. |
| Reacciones de sustitución | Reacciones como resultado de las cuales los átomos de una sustancia simple reemplazan a los átomos de uno de los elementos de una sustancia compleja. |
| Reacciones de intercambio | Reacciones en las que dos sustancias complejas intercambian sus partes constituyentes. |
| Reacciones exotérmicas | Reacciones que proceden con la liberación de calor. |
| Reacciones endotérmicas | Reacciones que implican absorción de calor. |
| Reacciones catalíticas | Reacciones que involucran un catalizador. |
| Reacciones no catalíticas | Reacciones sin catalizador. |
| Redox | Reacciones que proceden de un cambio en los estados de oxidación de los elementos que forman las sustancias implicadas en la reacción. |
| Reacciones reversibles | Reacciones químicas que ocurren simultáneamente en dos direcciones opuestas: hacia adelante y hacia atrás. |
| Reacciones irreversibles | Reacciones químicas, como resultado de las cuales los materiales de partida se convierten casi por completo en productos finales. |
| Reacciones homogéneas | Reacciones que tienen lugar en un medio homogéneo, como una mezcla de gases o soluciones. |
| Reacciones heterogéneas | Reacciones que tienen lugar entre sustancias en un medio no homogéneo. |
El trabajo se verifica en la diapositiva de presentación.
4. Asignar reacciones químicas a su clase:
| Reacciones compuestas | ||
| Reacciones de descomposición | ||
| Reacciones de sustitución | ||
| Reacciones de intercambio | ||
| Reacciones exotérmicas |
DEFINICIÓN
Reacción química llamada transformación de sustancias en la que hay un cambio en su composición y (o) estructura.
Muy a menudo, las reacciones químicas se entienden como el proceso de convertir sustancias iniciales (reactivos) en sustancias finales (productos).
Las reacciones químicas se escriben utilizando ecuaciones químicas que contienen las fórmulas de los materiales de partida y los productos de reacción. De acuerdo con la ley de conservación de la masa, el número de átomos de cada elemento en los lados izquierdo y derecho de la ecuación química es el mismo. Por lo general, las fórmulas de los materiales de partida se escriben en el lado izquierdo de la ecuación y las fórmulas para los productos están en el lado derecho. La igualdad del número de átomos de cada elemento en los lados izquierdo y derecho de la ecuación se logra colocando coeficientes estequiométricos enteros delante de las fórmulas de las sustancias.
Las ecuaciones químicas pueden contener información adicional sobre las características de la reacción: temperatura, presión, radiación, etc., que se indica con el símbolo correspondiente arriba (o "debajo") del signo igual.
Todas las reacciones químicas se pueden agrupar en varias clases, que tienen ciertas características.
Clasificación de reacciones químicas por el número y composición de las sustancias de partida y resultantes.
Según esta clasificación, las reacciones químicas se subdividen en reacciones de combinación, descomposición, sustitución, intercambio.
Como resultado reacciones compuestas una nueva sustancia se forma a partir de dos o más sustancias (complejas o simples). En términos generales, la ecuación para tal reacción química se verá así:
Por ejemplo:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
2Mg + O2 = 2MgO.
2FеСl 2 + Сl 2 = 2FеСl 3
Las reacciones del compuesto son en la mayoría de los casos exotérmicas, es decir, proceda con la liberación de calor. Si en la reacción intervienen sustancias simples, estas reacciones suelen ser redox (ORR), es decir, proceder con un cambio en los estados de oxidación de los elementos. Es imposible decir de manera inequívoca si la reacción de un compuesto entre sustancias complejas pertenece al OVR.
Las reacciones como resultado de las cuales varias otras sustancias nuevas (complejas o simples) se forman a partir de una sustancia compleja se denominan reacciones de descomposición... En general, la ecuación para la reacción de descomposición química se verá así:
Por ejemplo:
CaCO 3 CaO + CO 2 (1)
2H 2 O = 2H 2 + O 2 (2)
CuSO 4 × 5H 2 O = CuSO 4 + 5H 2 O (3)
Cu (OH) 2 = CuO + H 2 O (4)
H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O (5)
2SO 3 = 2SO 2 + O 2 (6)
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O (7)
La mayoría de las reacciones de descomposición ocurren por calentamiento (1,4,5). Es posible la descomposición por corriente eléctrica (2). La descomposición de hidratos cristalinos, ácidos, bases y sales de ácidos que contienen oxígeno (1, 3, 4, 5, 7) procede sin cambiar los estados de oxidación de los elementos, es decir. estas reacciones no pertenecen a OVR. Las reacciones de descomposición de OVR incluyen la descomposición de óxidos, ácidos y sales formados por elementos en estados de oxidación más altos (6).
Las reacciones de descomposición también se encuentran en la química orgánica, pero con otros nombres: agrietamiento (8), deshidrogenación (9):
C 18 H 38 = C 9 H 18 + C 9 H 20 (8)
C 4 H 10 = C 4 H 6 + 2H 2 (9)
A reacciones de sustitución una sustancia simple interactúa con una sustancia compleja, formando una nueva sustancia compleja simple y nueva. En términos generales, la ecuación para la reacción química de sustitución se verá así:
Por ejemplo:
2Àl + Fe 2 O 3 = 2Fе + Аl 2 О 3 (1)
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (2)
2KBr + Cl 2 = 2KCl + Br 2 (3)
2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Сl 2 (4)
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2 (5)
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + P 2 O 5 (6)
CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl (7)
Las reacciones de sustitución son en su mayoría reacciones redox (1 - 4, 7). Son pocos los ejemplos de reacciones de descomposición en las que no se producen cambios en los estados de oxidación (5, 6).
Reacciones de intercambio Llamo a las reacciones que ocurren entre sustancias complejas, en las que intercambian sus partes constituyentes. Por lo general, este término se usa para reacciones que involucran iones en solución acuosa. En general, la ecuación de la reacción de intercambio químico se verá así:
AB + CD = AD + CB
Por ejemplo:
CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O (1)
NaOH + HCl = NaCl + H 2 O (2)
NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2 (3)
AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)
СrСl 3 + ЗNаОН = Сr (ОН) 3 ↓ + ЗNаСl (5)
Las reacciones metabólicas no son reacciones redox. Un caso especial de estas reacciones de intercambio son las reacciones de neutralización (reacciones de interacción de ácidos con álcalis) (2). Las reacciones de intercambio proceden en la dirección en la que al menos una de las sustancias se elimina de la esfera de reacción en forma de sustancia gaseosa (3), un precipitado (4, 5) o un compuesto de baja disociación, la mayoría de las veces agua (1 , 2).
Clasificación de reacciones químicas por cambios en los estados de oxidación.
Dependiendo del cambio en los estados de oxidación de los elementos que componen los reactivos y productos de reacción, todas las reacciones químicas se subdividen en redox (1, 2) y se desarrollan sin un cambio en el estado de oxidación (3, 4).
2Mg + CO 2 = 2MgO + C (1)
Mg 0 - 2e = Mg 2+ (agente reductor)
C 4+ + 4e = C 0 (agente oxidante)
FeS 2 + 8HNO 3 (conc) = Fe (NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)
Fe 2+ -e = Fe 3+ (agente reductor)
N 5+ + 3e = N 2+ (agente oxidante)
AgNO 3 + HCl = AgCl ↓ + HNO 3 (3)
Ca (OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)
Clasificación térmica de reacciones químicas.
Dependiendo de si se libera o absorbe calor (energía) durante la reacción, todas las reacciones químicas se dividen convencionalmente en exo - (1, 2) y endotérmica (3), respectivamente. La cantidad de calor (energía) liberada o absorbida durante la reacción se denomina efecto de calor de la reacción. Si la cantidad de calor liberado o absorbido se indica en la ecuación, dichas ecuaciones se denominan termoquímicas.
N 2 + 3H 2 = 2NH 3 +46,2 kJ (1)
2Mg + O 2 = 2MgO + 602.5 kJ (2)
N 2 + O 2 = 2NO - 90,4 kJ (3)
Clasificación de reacciones químicas según la dirección de la reacción.
En la dirección de la reacción, reversibles (procesos químicos cuyos productos son capaces de reaccionar entre sí en las mismas condiciones en las que se obtuvieron, con la formación de sustancias iniciales) e irreversibles (procesos químicos cuyos productos no son capaces de reaccionar con entre sí con la formación de sustancias iniciales).
Para reacciones reversibles, la ecuación en forma general generalmente se escribe de la siguiente manera:
A + B ↔ AB
Por ejemplo:
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH↔ H 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
Ejemplos de reacciones irreversibles incluyen las siguientes reacciones:
2KSlO 3 → 2KSl + 3O 2
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O
La evidencia de la irreversibilidad de la reacción puede ser la liberación de una sustancia gaseosa, un precipitado o un compuesto de baja disociación, con mayor frecuencia agua, como productos de reacción.
Clasificación de reacciones químicas por la presencia de un catalizador.
Desde este punto de vista, se distinguen las reacciones catalíticas y no catalíticas.
Un catalizador es una sustancia que acelera una reacción química. Las reacciones que involucran catalizadores se denominan catalíticas. Algunas reacciones son generalmente imposibles sin la presencia de un catalizador:
2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (catalizador MnO 2)
A menudo, uno de los productos de reacción sirve como catalizador que acelera esta reacción (reacciones autocatalíticas):
MeO + 2HF = MeF 2 + H 2 O, donde Me es un metal.
Ejemplos de resolución de problemas
EJEMPLO 1
Todas las reacciones químicas se pueden clasificar según varios criterios:
1. Clasificación de reacciones según el cambio en el número de sustancias de partida y productos de reacción
- reacciones de adición: se forma una nueva sustancia a partir de varias sustancias: C + O 2 = CO 2;
- reacciones de descomposición - de una sustancia se forman varias otras: CaCO 3 = CaO + CO 2;
- reacciones de sustitución: como resultado de la reacción de una sustancia simple y compleja, se forman nuevas sustancias complejas y simples: 2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2;
- reacciones de intercambio - componentes de intercambio de reactivos: MgS + 2HCl = MgCl 2 + H 2 S;
- reacciones de neutralización (son un caso especial de reacciones de intercambio): las sustancias iniciales de la reacción son ácido y base, y los productos son agua y sal: NaOH + HCl = NaCl + H 2 O
2. Clasificación de reacciones por liberación / absorción de energía
- reacciones exotérmicas (con desprendimiento de calor): C + O 2 = CO 2 + Q
- reacciones endotérmicas (con absorción de calor): N 2 + O 2 = 2NO - Q
3. Clasificación de reacciones por la presencia de un catalizador
Los catalizadores son sustancias que no participan directamente en la reacción en sí, pero cambian la velocidad de su curso.
- reacciones catalíticas: CO + H 2 O = CO 2 + H (catalizador FeO)
- reacciones no catalíticas
4. Clasificación de reacciones según la reversibilidad de la reacción.
- Reacciones reversibles: pueden ocurrir espontáneamente en estas condiciones, tanto en la dirección directa como en la opuesta: N 2 (g) + 3H 2 (g) ↔ 2NH 3 (g)
- Reacciones irreversibles: proceda solo en una dirección con conversión casi completa de los materiales de partida en productos de reacción (uno de los productos es una sustancia gaseosa o que se disocia débilmente): CaCO 3 = CaO + CO 2
5. Clasificación de reacciones por tipo de partícula
- molecular;
- iónico;
- radical.
6. Clasificación de reacciones por tipo de impacto energético
- reacciones termoquímicas: proceden a temperaturas elevadas: N 2 + O 2 = 2NO;
- reacciones fotoquímicas: proceda bajo la influencia de la luz: H 2 + Cl 2 = 2HCl;
- Reacciones electroquímicas: ocurren bajo la influencia de una corriente eléctrica: 2NaCl = 2Na + Cl 2.
7. Clasificación de reacciones según el estado de agregación del medio.
- reacciones homogéneas: tienen lugar en un medio homogéneo, por ejemplo, en un medio gaseoso o líquido:
C + O 2 = CO 2
KOH + HCl = H2O + KCl; - reacciones heterogéneas: ocurren en la interfaz de dos sustancias en diferentes fases (sólido-gaseoso; líquido-gaseoso, sólido-líquido; líquido-líquido; sólido-sólido):
- CaCO 3 (t) = CaO (t) + CO 2 (g)
- FeO (t) + CO (g) = Fe (g) + CO 2 (t)
- Zn (s) + H 2 SO 4 (g) = H 2 (g) + ZnSO 4 (g)
Las reacciones homogéneas y heterogéneas, a su vez, se subdividen en sencillo(solo ocurre una reacción en el sistema, generalmente irreversible) y complejo(varias reacciones simples ocurren simultáneamente en el sistema).
Tipos de reacciones químicas simples:
- Monomolecular reacciones: solo un tipo de moléculas de la sustancia de partida está involucrado en tales reacciones:
I 2 ↔ 2I - Bimolecular reacciones: constan de una etapa, en cada acto intervienen dos partículas:
H 2 + I 2 = 2HI - Trimolecular reacciones: tres partículas participan en el acto simultáneamente:
2NO + H 2 = N 2 O + H 2 O
Tipos de reacciones químicas complejas.:
- Paralelo reacciones: los materiales de partida interactúan simultáneamente en varias direcciones diferentes;
- Consecutivo reacciones: las sustancias iniciales experimentan cambios, pasando por varias etapas sucesivas, formando productos de reacción intermedios;
- Conjugado reacciones: dos reacciones tienen lugar en el mismo entorno, mientras que el curso de una reacción depende de la otra, o el curso de ambas reacciones se afectan entre sí.
Cualquier reacción química va acompañada de la liberación o absorción de calor (ver Efecto térmico de la reacción).
El progreso de la reacción se puede juzgar por la formación de productos de reacción, la desaparición o cambio de las sustancias de partida: cambio en el color de las sustancias; la formación o desaparición de sedimentos; liberación o absorción de gas; aparición, desaparición, cambio de olfato; liberación o absorción de calor, etc.
En conclusión, cabe mencionar un matiz tan importante como las condiciones de reacción, lejos de que todas las reacciones químicas se desarrollen en las llamadas condiciones normales. En algunos casos, la interacción de sustancias requiere una alta temperatura, presión, cierta acidez del medio, la presencia de un catalizador, etc.
