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Eine chemische Reaktion ist ein Stoffumwandlungsprozess, bei dem ein oder mehrere chemische Stoffe in andere Stoffe umgewandelt werden . Es gibt Tausende von chemischen Reaktionen und viele von ihnen finden ständig um uns herum und sogar in unserem Körper statt. Diese Reaktionen können sehr einfach sein und nur zwei, drei oder vier Chemikalien umfassen, oder sie können sehr komplex werden, indem sie eine Vielzahl von Reaktanten umfassen und eine Vielzahl unterschiedlicher Produkte erzeugen.
In den Abschnitten dieses Artikels werden wir sehen, wie chemische Reaktionen nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden, sowie Beispiele für repräsentative einfache chemische Reaktionen für jeden Reaktionstyp.
Arten chemischer Reaktionen nach der Anzahl der Reaktanten und/oder Produkte
Der einfachste Weg, chemische Reaktionen zu klassifizieren, ist nach der Anzahl der beteiligten Reaktanten und Produkte und nach der Art des Austauschs, der zwischen den Reaktanten stattfindet. Nach diesem Kriterium können chemische Reaktionen sein:
- Kombinations- oder Synthesereaktionen.
- Zersetzungsreaktionen.
- Ersatz- oder Substitutionsreaktionen.
- Doppelte Substitutions- oder Metathesereaktionen.
- Isomerisierungsreaktionen.
Kombinations- oder Synthesereaktionen
Sie sind jene Reaktionen, bei denen sich zwei oder mehr chemische Substanzen zu einem einzigen Produkt verbinden. Sie werden erkannt, weil es mehr als einen Reaktanten, aber nur ein Produkt gibt. Die einfachste allgemeine Reaktion sieht so aus:
Beispiele für Kombinationsreaktionen
- Die Bildungsreaktion von Eisenoxid
- Verbrennung von Kohlenstoff
- Die Hydratation von Ethylen
Zersetzungsreaktionen
Sie sind im Wesentlichen das Gegenteil von Kombinationsreaktionen. Sie bestehen aus einer Reaktion, bei der eine Substanz zerfällt oder sich zersetzt, um andere unterschiedliche Moleküle zu bilden. Die allgemeine Reaktion ist das Gegenteil der vorherigen:
Beispiele für Zersetzungsreaktionen
- Elektrolyse von Wasser
- Die Zersetzung von Stickstofftriiodid
- Die Zersetzung von Kaliumchlorat
Einfache Verdrängungs-, Ersatz- oder Substitutionsreaktionen
Bei dieser Art von Reaktion sind zwei Reaktanten beteiligt und es entstehen zwei Produkte; es ist jedoch ersichtlich, dass einer der beiden Reaktanten eine der beiden Hälften des anderen Reaktanten ersetzt. Die allgemeine Reaktion hat folgende Form:
Bei dieser Reaktion ersetzt Reaktant C B in Verbindung AB.
Beispiele für Verdrängungsreaktionen
- Verdrängung von Jod durch Brom
- Verdrängung von Wasserstoff durch Zink
- Verdrängung von Silber durch Kupfer
Doppelte Substitutions- oder Metathesereaktionen
Diese Reaktionen sind den vorigen ähnlich, mit dem Unterschied, dass in diesem Fall zwei Verbindungen vorliegen, die jeweils aus Paaren bestehen und während der Reaktion eine Hälfte eines der Paare die Hälfte des anderen ersetzt und umgekehrt. Sie werden erkannt, weil es zwei Verbindungen als Reaktanten und zwei als Produkte gibt. Diese Reaktionen ähneln einem Partnerwechsel während eines Tanzes. Die Gesamtreaktion ist:
Beispiele für Doppelverschiebungsreaktionen
- Neutralisationsreaktion zwischen Natriumhydroxid und Salzsäure
Beachten Sie in diesem Beispiel, dass Natrium Wasserstoff in HCl ersetzt und gleichzeitig Wasserstoff Natrium in NaOH ersetzt.
- Metathesereaktion zwischen Silbernitrat und Natriumchlorid
- Hydrolyse von Ethylacetat
Umlagerungs- oder Isomerisierungsreaktionen
Dies sind die am einfachsten zu erkennenden Reaktionen , da an ihnen nur zwei chemische Spezies beteiligt sind: ein Reaktantenmolekül und ein Produktmolekül. Da der Stofferhaltungssatz erfüllt sein muss, müssen alle Atome, die im Edukt vorhanden sind, auch noch in den Produkten vorhanden sein, also haben beide Moleküle die gleiche Summenformel. Beide Verbindungen sind jedoch unterschiedlich, da Änderungen in der Struktur, der Reihenfolge, in der die Atome angebracht sind, oder beidem auftreten.
Diese Art von Reaktion kann allgemein wie folgt dargestellt werden:
Beispiele für Isomerisierungsreaktionen
- Isomerisierung von Methylthiocyanat
Bei dieser Reaktion ist zu erkennen, dass das Atom, das an die Methylgruppe (CH 3 ) gebunden ist, verändert wurde . Zunächst ist es Schwefel, während im Produkt Methyl an Stickstoff gebunden ist.
- Isomerisierung ungesättigter Fettsäuren
Diese Reaktion zeigt die Isomerisierung von Ölsäure, die ein cis-Fett ist, zu Elaidinsäure, die ein trans-Fett ist.
- Isomerisierung von Pent-4-ensäure
Arten chemischer Reaktionen nach Wärmefluss
Je nachdem, in welche Richtung die Wärme einer Reaktion fließt, lassen sich diese in zwei große Gruppen einteilen:
exotherme Reaktionen
Sie sind diejenigen, die, wenn sie auftreten, Energie in Form von Wärme freisetzen. Sie zeichnen sich durch eine negative Reaktionsenthalpie aus und weil die chemischen Bindungen in den Produkten stärker und stabiler sind als in den Edukten.
Beispiele für exotherme Reaktionen
- Verbrennung von Kochgas, Butan
Bei dieser Reaktion ist zu sehen, dass das Atom, das an die Gruppe gebunden ist, verändert wurde
- Reaktion von metallischem Natrium mit Wasser
- Die Auflösung von Kupfer durch Salzsäure
endotherme Reaktionen
Sie sind genau das Gegenteil von exothermen Reaktionen. Dabei nehmen die Edukte bei ihrer Umwandlung in die Produkte Wärme auf und bewirken eine Abkühlung ihrer Umgebung.
Beispiele für endotherme Reaktionen
- Photosynthese
- Umwandlung von molekularem Sauerstoff in Ozon
- Elektrolyse von Wasser
Arten von Reaktionen nach der Art der auftretenden chemischen Veränderung
Ein Großteil der Tausenden von chemischen Reaktionen, die es gibt, fallen in eine dieser drei Kategorien, abhängig von der Art der chemischen Veränderung oder des stattfindenden Elektronenaustauschs:
- Niederschlagsreaktionen
- Säure-Base-Reaktionen
- Oxidations-Reduktions-Reaktionen
Niederschlagsreaktionen
Dies sind Reaktionen, an denen zwei ionische Verbindungen in Lösung beteiligt sind, die miteinander reagieren, um eine feste Verbindung zu bilden, die ausfällt.
Beispiele für Fällungsreaktionen
- Die Fällung von Silberionen mit Bromidionen
- Calciumcarbonat-Ausfällung aus hartem Wasser
- Die Fällung von Quecksilberionen mit Schwefelwasserstoff
Säure-Base-Reaktionen
Sie werden auch als Neutralisationsreaktionen bezeichnet und bestehen aus der Reaktion zwischen einer Säure oder Substanz, die Protonen abgeben kann, und einer Base oder Substanz, die Protonen aufnehmen kann. In vielen Fällen einfacher Säure-Base-Reaktionen sind die Produkte ein Salz und Wasser.
Beispiele für Säure-Base-Reaktionen
- Neutralisation von Jodwasserstoffsäure mit Natriumhydroxid
- Neutralisation von Schwefelsäure mit Lithiumhydroxid
- Neutralisation von Phosphorsäure mit Aluminiumhydroxid
Oxidations-Reduktions- oder Redox-Reaktionen
Dies sind Reaktionen, bei denen ein Reaktant einem anderen ein oder mehrere Elektronen entzieht, wodurch beide eine Änderung ihrer Wertigkeit oder ihres Oxidationszustands erfahren. Derjenige, der die Elektronen aufnimmt, wird als Oxidationsmittel bezeichnet, während derjenige, der sie abgibt, als Reduktionsmittel bezeichnet wird.
Beispiele für Redoxreaktionen
- Die Oxidation von Eisen zu Eisenoxid
- Die Bildung von Natriumchlorid aus Chlor und elementarem Natrium
- Die Oxidation von Isopropylalkohol zu Aceton
Verweise
Braun, T. (2021). Chemie: The Central Science (11. Aufl.). London, England: Pearson Education.
Chang, R., Manzo, A. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Chemie (10. Aufl.). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
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