Tabla de Contenidos
Kemiallinen reaktio on aineen muutosprosessi, jossa yksi tai useampi kemiallinen aine muuttuu muiksi erilaisiksi aineiksi . On olemassa tuhansia kemiallisia reaktioita , ja monet niistä tapahtuvat jatkuvasti ympärillämme ja jopa kehomme sisällä. Nämä reaktiot voivat olla hyvin yksinkertaisia, ja niissä voi olla vain kaksi, kolme tai neljä kemikaalia, tai ne voivat tulla hyvin monimutkaisia, sisältäen monia reagoivia aineita ja tuottaen laajan valikoiman erilaisia tuotteita.
Tämän artikkelin osissa näemme, kuinka kemialliset reaktiot luokitellaan eri kriteerien mukaan, sekä esimerkkejä edustavista yksinkertaisista kemiallisista reaktioista jokaisessa reaktiotyypissä.
Kemiallisten reaktioiden tyypit reagoivien aineiden ja/tai tuotteiden lukumäärän mukaan
Helpoin tapa luokitella kemialliset reaktiot on reagoivien aineiden ja tuotteiden lukumäärän sekä reagoivien aineiden välisen vaihdon tyypin mukaan. Tämän kriteerin mukaisesti kemialliset reaktiot voivat olla:
- Yhdistelmä- tai synteesireaktiot.
- Hajoamisreaktiot.
- Korvaus- tai korvausreaktiot.
- Kaksoissubstituutio- tai metateesireaktiot.
- Isomerointireaktiot.
Yhdistelmä- tai synteesireaktiot
Ne ovat niitä reaktioita, joissa kaksi tai useampi kemiallinen aine yhdistyy yhdeksi tuotteeksi. Ne tunnistetaan, koska on olemassa useampi kuin yksi lähtöaine, mutta vain yksi tuote. Yksinkertaisin yleinen reaktio näyttää tältä:
Esimerkkejä yhdistelmäreaktioista
- Rautaoksidin muodostumisreaktio
- hiilen polttaminen
- Eteenin hydraatio
hajoamisreaktiot
Ne ovat pohjimmiltaan yhdistelmäreaktioiden vastakohta. Ne koostuvat reaktiosta, jossa aine hajoaa tai hajoaa muodostaen muita erilaisia molekyylejä. Yleinen reaktio on päinvastainen kuin edellinen:
Esimerkkejä hajoamisreaktioista
- veden elektrolyysi
- Typpitrijodidin hajoaminen
- Kaliumkloraatin hajoaminen
Yksinkertaiset syrjäytys-, korvaus- tai korvausreaktiot
Tämäntyyppiseen reaktioon osallistuu kaksi lähtöainetta ja syntyy kaksi tuotetta; kuitenkin voidaan nähdä, että toinen kahdesta lähtöaineesta korvaa toisen toisen lähtöaineen kahdesta puolikkaasta. Yleisellä reaktiolla on seuraava muoto:
Tässä reaktiossa reagoiva aine C korvaa B:n yhdisteessä AB.
Esimerkkejä siirtymäreaktioista
- jodin korvaaminen bromilla
- Vedyn korvaaminen sinkillä
- hopean korvaaminen kuparilla
Kaksoissubstituutio- tai metateesireaktiot
Nämä reaktiot ovat samanlaisia kuin aiemmat, sillä erolla, että tässä tapauksessa on kaksi yhdistettä, joista kumpikin koostuu pareista ja reaktion aikana toinen parista puolikas korvaa puolet toisesta ja päinvastoin. Ne tunnistetaan, koska reaktantteina on kaksi yhdistettä ja kaksi tuotetta. Nämä reaktiot ovat samanlaisia kuin kumppanin vaihto tanssin aikana. Kokonaisreaktio on:
Esimerkkejä kaksoissiirtymäreaktioista
- Neutralointireaktio natriumhydroksidin ja kloorivetyhapon välillä
Huomaa tässä esimerkissä, että natrium korvaa vedyn HCl:ssä ja samalla vety korvaa natriumin NaOH:ssa.
- Hopeanitraatin ja natriumkloridin välinen metateesireaktio
- Etyyliasetaatin hydrolyysi
Uudelleenjärjestely- tai isomerointireaktiot
Nämä ovat yksinkertaisimpia tunnistaa reaktiot , koska niissä on vain kaksi kemiallista lajia: reagoiva molekyyli ja tuotemolekyyli. Koska aineen säilymislaki on täytettävä, kaikkien lähtöaineessa olevien atomien on silti oltava tuotteissa, joten molemmilla molekyyleillä on sama molekyylikaava. Molemmat yhdisteet ovat kuitenkin erilaisia, koska muutoksia tapahtuu rakenteessa, atomien kiinnittymisjärjestyksessä tai molemmissa.
Tämän tyyppinen reaktio voidaan esittää yleisellä tavalla seuraavasti:
Esimerkkejä isomerointireaktioista
- Metyylitiosyanaatin isomerointi
Tässä reaktiossa voidaan nähdä, että atomissa, joka on kiinnittynyt metyyliryhmään (CH3), tapahtui muutos . Aluksi se on rikkiä, kun taas tuotteessa metyyli on kiinnittynyt typpeen.
- Tyydyttymättömien rasvahappojen isomerointi
Tämä reaktio osoittaa oleiinihapon, joka on cis-rasva, isomeroitumisen elaidiinihapoksi, joka on transrasva.
- Pent-4-eenihapon isomerointi
Kemiallisten reaktioiden tyypit lämpövirran mukaan
Riippuen suunnasta, johon reaktion lämpö virtaa, ne voidaan luokitella kahteen suureen ryhmään:
eksotermiset reaktiot
Ne ovat niitä, jotka tapahtuessaan vapauttavat energiaa lämmön muodossa. Niille on ominaista negatiivinen reaktioentalpia ja se, että tuotteiden kemialliset sidokset ovat vahvempia ja vakaampia kuin lähtöaineissa.
Esimerkkejä eksotermisistä reaktioista
- Keittokaasun, butaanin poltto
Tässä reaktiossa voidaan nähdä, että atomissa, joka on kiinnittynyt ryhmään, tapahtui muutos
- Metallisen natriumin reaktio veden kanssa
- Kuparin liukeneminen suolahapolla
endotermiset reaktiot
Ne ovat juuri eksotermisten reaktioiden vastakohta. Tässä tapauksessa reagoivat aineet absorboivat lämpöä muuttuessaan tuotteiksi ja aiheuttavat ympäristönsä jäähtymistä.
Esimerkkejä endotermisistä reaktioista
- Fotosynteesi
- Molekyylihapen muuntaminen otsoniksi
- veden elektrolyysi
Reaktioiden tyypit tapahtuvan kemiallisen muutoksen tyypin mukaan
Suuri osa tuhansista olemassa olevista kemiallisista reaktioista kuuluu johonkin näistä kolmesta luokasta riippuen tapahtuvan kemiallisen muutoksen tai elektronien vaihdon tyypistä:
- saostumisreaktiot
- Happo-emäsreaktiot
- Hapetus-pelkistysreaktiot
saostumisreaktiot
Nämä ovat reaktioita, joissa kaksi ionista yhdistettä liuoksessa, jotka reagoivat keskenään muodostaen kiinteän yhdisteen, joka saostuu.
Esimerkkejä saostumisreaktioista
- Hopea -ionien saostus bromidi-ioneilla
- Kalsiumkarbonaatin saostuminen kovasta vedestä
- Elohopea-ionien saostus rikkivedyllä
Happo-emäsreaktiot
Kutsutaan myös neutralointireaktioiksi, ne koostuvat reaktiosta hapon tai aineen, joka pystyy luovuttamaan protoneja, ja emäksen tai aineen, joka pystyy vastaanottamaan protoneja, välisestä reaktiosta. Monissa yksinkertaisissa happo-emäsreaktioissa tuotteet ovat suola ja vesi.
Esimerkkejä happo-emäs-reaktioista
- Jodihapon neutralointi natriumhydroksidilla
- Rikkihapon neutralointi litiumhydroksidilla
- Fosforihapon neutralointi alumiinihydroksidilla
Hapetus-pelkistys tai redox-reaktiot
Nämä ovat reaktioita, joissa yksi reagoiva aine poistaa yhden tai useamman elektronin toisesta, jolloin molemmissa tapahtuu muutos valenssissaan tai hapetustilassaan. Sitä, joka vastaanottaa elektronit, kutsutaan hapettimeksi, kun taas sitä, joka luovuttaa ne, kutsutaan pelkistimeksi.
Esimerkkejä redox-reaktioista
- Raudan hapettuminen rautaoksidiksi
- Natriumkloridin muodostuminen kloorista ja alkuainenatriumista
- Isopropyylialkoholin hapetus asetoniksi
Viitteet
Brown, T. (2021). Chemistry: The Central Science (11. painos). Lontoo, Englanti: Pearson Education.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS ja Herranz, ZR (2020). Kemia (10. painos). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
Kemiallisten reaktioiden luokitus. (2020, 30. lokakuuta). Haettu osoitteesta https://espanol.libretexts.org/@go/page/1820
