reactie chimica

Chimie

2022

Vă explicăm ce este o reacție chimică, tipurile care există, viteza lor și alte caracteristici. De asemenea, modificări fizice și chimice.

Reacțiile chimice modifică compoziția moleculară a substanțelor.

Ce este o reacție chimică?

Reacții chimice (numite și modificări chimice sau fenomene chimice) sunt procese termodinamice de transformare a materie. Doi sau mai mulți sunt implicați în aceste reacții substante (reactivi sau reactanți), care se modifică semnificativ în proces și pot consuma sau elibera Energie pentru a genera două sau mai multe substanţe numite produse.

Fiecare reacție chimică supune materiei unei transformări chimice, modificându-și structura și compoziția moleculară (spre deosebire de Modificări fizice care îi afectează doar forma sau Starea de agregare). Modificările chimice produc în general noi substanțe, diferite de ceea ce aveam la început.

Reacțiile chimice pot apărea spontan în natură (fără intervenția omului), sau pot fi generate și de oameni într-un laborator în condiții controlate.

Multe dintre materialele pe care le folosim zilnic sunt obținute industrial din substanțe mai simple combinate prin una sau mai multe reacții chimice.

Modificări fizice și chimice ale materiei

Modificările fizice ale materiei sunt acelea care îi modifică forma fără a-i modifica compoziția, adică fără a modifica tipul de substanță în cauză.

Aceste modificări au de-a face cu modificările stării de agregare a materiei (solid, lichid, gazos) și alte proprietăți fizice (culoare, densitate, magnetism, etc).

Modificările fizice sunt de obicei reversibile, deoarece modifică forma sau starea materiei, dar nu compoziția acesteia. De exemplu, la fierbere Apă Putem transforma un lichid într-un gaz, dar vaporii rezultați sunt încă formați din molecule de apă. Dacă înghețăm apa, aceasta trece la starea solidă, dar din punct de vedere chimic este totuși aceeași substanță.

Modificările chimice modifică distribuția și legarea atomi de materie, reusind ca acestea sa fie combinate intr-un mod diferit, obtinandu-se astfel substante diferite de cele initiale, desi intotdeauna in aceeasi proporţieDeoarece materia nu poate fi creată sau distrusă, ci doar transformată.

De exemplu, dacă reacționăm apa (H2O) și potasiul (K), vom obține două substanțe noi: hidroxid de potasiu (KOH) și hidrogen (H2). Aceasta este o reacție care eliberează în mod normal multă energie și, prin urmare, este foarte periculoasă.

Caracteristicile unei reacții chimice

Reacțiile chimice sunt în general procese ireversibile, adică implică formarea sau distrugerea legături chimice între molecule a reactivilor, generând o pierdere sau un câștig de energie.

Într-o reacție chimică, materia este profund transformată, deși uneori această recompunere nu poate fi văzută cu ochiul liber. Totuși, proporțiile reactanților pot fi măsurate, ceea ce este tratat prin stoichiometrie.

Pe de altă parte, reacțiile chimice generează anumiți produși în funcție de natura reactanților, dar și de condițiile în care are loc reacția.

O altă problemă importantă în reacțiile chimice este viteza cu care apar, deoarece controlul vitezei lor este esențial pentru utilizarea lor în industrie, medicina etc. În acest sens, există metode de creștere sau scădere a vitezei unei reacții chimice.

Un exemplu este utilizarea catalizatorilor, substanțe care măresc viteza reacțiilor chimice. Aceste substanțe nu iau parte la reacții, ele controlează doar viteza cu care apar. Exista si substante numite inhibitori, care se folosesc in acelasi mod dar produc efectul opus, adica incetinesc reactiile.

Cum este reprezentată o reacție chimică?

Reacțiile chimice sunt reprezentate prin ecuații chimice, adică formule în care sunt descriși reactivii participanți și produsele obținute, indicând adesea anumite condiții inerente reacției, cum ar fi prezența căldurii, catalizatorilor, luminii etc.

Prima ecuație chimică din istorie a fost întocmită în 1615 de Jean Begin, într-unul dintre primele tratate despre chimie, cel Tirociniu Chymicum. Astăzi sunt de predare comună și datorită lor putem vizualiza mai ușor ce se întâmplă într-o anumită reacție.

Modul general de a reprezenta o ecuație chimică este:

Unde:

  • A și B sunt reactanții.
  • C și D sunt produsele.
  • la, b, c Y d sunt coeficienții stoichiometrici (sunt numere care indică cantitatea de reactanți și produse) care trebuie ajustați astfel încât să existe aceeași cantitate din fiecare element în reactanți și în produse. În acest fel, este îndeplinită Legea conservării masei (care stabilește că masa nu este nici creată, nici distrusă, doar se transformă).

Într-o reacție chimică, atomii se rearanjează pentru a forma noi substanțe.

Tipuri și exemple de reacții chimice

Reacțiile chimice pot fi clasificate în funcție de tipul de reactanți care reacționează. Pe baza acesteia, se pot distinge reacțiile chimice anorganice și reacțiile chimice organice. Dar mai întâi, este important să cunoaștem câteva dintre simbolurile care sunt folosite pentru a reprezenta aceste reacții prin ecuații chimice:

Reacții anorganice. Implica compuși anorganici, și pot fi clasificate după cum urmează:

  • După tipul transformării.
    • Reacții de sinteză sau adiție. Două substanțe se combină pentru a rezulta o substanță diferită. De exemplu:
    • Reacții de descompunere. O substanță se descompune în componentele sale simple, sau o substanță reacționează cu alta și se descompune în alte substanțe care îi conțin componentele. De exemplu:
    • Reacții de deplasare sau substituție. Un compus sau un element ia locul altuia într-un compus, înlocuindu-l și lăsându-l liber. De exemplu:
    • Reacții de substituție dublă. Doi reactanți schimbă compuși sau elemente chimice simultan. De exemplu:
  • După tipul și forma energiei schimbate.
    • Reacții endoterme. Căldura este absorbită astfel încât reacția să poată avea loc. De exemplu:
    • Reacții exoterme. Căldura este emisă atunci când are loc reacția. De exemplu:
    • Reacții endoluminoase. Necesar ușoară pentru ca reactia sa apara. De exemplu: fotosinteză.
    • Reacții exoluminoase. Lumina este emisă atunci când are loc reacția. De exemplu:
    • Reacții endoelectrice. Necesar energie electrică pentru ca reactia sa apara. De exemplu:
    • Reacții exoelectrice. Energia electrică este eliberată sau generată atunci când are loc reacția. De exemplu:

  • După viteza de reacție.
    • Reacții lente Cantitatea de reactivi consumata si cantitatea de produse formate intr-un timp dat este foarte mica. De exemplu: oxidarea fierului. Este o reacție lentă, pe care o vedem zilnic la obiectele de fier ruginite. Dacă această reacție nu ar fi lentă, nu am avea structuri de fier foarte vechi în lumea de astăzi.
    • Reacții rapide. Cantitatea de reactivi consumati si cantitatea de produse formate intr-un timp dat este mare. De exemplu: reacția sodiului cu apa este o reacție care, pe lângă faptul că are loc rapid, este foarte periculoasă.
  • În funcție de tipul de particule implicate.
    • Reacții bază acidă. Sunt transferate protoni (H+). De exemplu:
    • Reacții de oxidare-reducere. Sunt transferate electroni. În acest tip de reacție trebuie să ne uităm la numărul de oxidare al elementelor implicate. Dacă numărul de oxidare al unui element crește, acesta se oxidează, dacă scade, se reduce. De exemplu: în această reacție fierul este oxidat și cobaltul este redus.
  • După direcția reacției.
    • Reacții reversibile. Acestea merg în ambele sensuri, adică produsele pot deveni din nou reactanți. De exemplu:
    • Reacții ireversibile. Ele apar într-un singur sens, adică reactanții sunt transformați în produse și nu poate avea loc procesul opus. De exemplu:

Reacții organice. Ele implică compuși organici, care sunt cei care au legătură cu baza vieții. Ele depind de tipul de compus organic pentru clasificarea lor, deoarece fiecare grup funcțional are o serie de reacții specifice. De exemplu, alcani, alchene, alchine, alcooli, cetone, aldehide, eteri, esteri, nitrili etc.

Câteva exemple de reacții ale compușilor organici sunt:

  • Halogenarea alcanilor. Un hidrogen al alcanului este înlocuit cu halogenul corespunzător.
  • Arderea alcanilor. Alcanii reacţionează cu oxigenul pentru a da dioxid de carbon si apa. Acest tip de reacție eliberează o cantitate mare de energie.
  • Halogenarea alchenelor. Doi dintre hidrogenii prezenți pe carbonii care formează legătura dublă sunt înlocuiți.
  • Hidrogenarea alchenelor. La dubla legătură se adaugă doi hidrogeni, producând astfel alcanul corespunzător. Această reacție are loc în prezența catalizatorilor precum platină, paladiu sau nichel.

Importanța reacțiilor chimice

Atât fotosinteza, cât și respirația sunt exemple de reacții chimice.

Reacțiile chimice sunt fundamentale pentru existența și înțelegerea lumii așa cum o cunoaștem. Schimbările pe care le suferă materia în condiții naturale sau create de om (și care generează adesea materiale valoroase) sunt doar un exemplu. Cea mai mare dovadă a importanței reacțiilor chimice este viața însăși, în toate expresiile ei.

Existenta lui fiinte vii de tot felul este posibilă doar datorită capacității de reacție a materiei, care a permis primelor forme celulare de viață să facă schimb de energie cu mediul lor prin căi metabolice, adică prin secvențe de reacții chimice care au dat mai multă energie utilă decât consumată.

De exemplu, în viața noastră de zi cu zi respiraţie Este compus din multiple reacții chimice, care sunt prezente și în fotosinteză al plantelor.

Viteza unei reacții chimice

Reacțiile chimice necesită un timp prevăzut pentru a se produce, care variază în funcție de natura reactanților și de mediul în care are loc reacția.

Factorii care afectează viteza reacțiilor chimice sunt în general:

  • Creșterea temperaturii Temperaturile ridicate tind să mărească viteza reacțiilor chimice.
  • Presiune crescută. Creșterea presiunii crește de obicei viteza reacțiilor chimice. Acest lucru se întâmplă în general atunci când substanțele care sunt sensibile la schimbările de presiune, cum ar fi gazele, reacționează. În cazul lichidelor și solidelor, schimbările de presiune nu provoacă modificări semnificative ale vitezei reacțiilor lor.
  • Starea de agregare în care se află reactivii. Solidele tind să reacționeze mai lent decât lichidele sau gazele, deși viteza va depinde și de reactivitatea fiecărei substanțe.
  • Utilizarea catalizatorilor (substanțe care sunt folosite pentru a crește viteza reacțiilor chimice). Aceste substanțe nu iau parte la reacții, ele controlează doar viteza cu care apar. Exista si substante numite inhibitori, care se folosesc in acelasi mod dar produc efectul opus, adica incetinesc reactiile.
  • Energie luminoasă (lumină). Unele reacții chimice sunt accelerate atunci când lumina este luminată asupra lor.
  • Concentrația reactivului. Majoritatea reacțiilor chimice au loc mai repede dacă au o concentrație mare de reactivi.
!-- GDPR -->