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化学反応は、 1 つまたは複数の化学物質が別の異なる物質に変換される物質の変化のプロセスです。何千もの化学反応があり、その多くは私たちの身の回りや体内でさえも絶えず起こっています. これらの反応は、わずか 2、3、または 4 つの化学物質が関与する非常に単純な場合もあれば、多数の反応物が関与して多種多様な生成物を生成する非常に複雑な場合もあります。
この記事のセクションでは、さまざまな基準に従って化学反応がどのように分類されるか、および各タイプの反応の代表的な単純な化学反応の例について説明します。
反応物および/または生成物の数に応じた化学反応の種類
化学反応を分類する最も簡単な方法は、関与する反応物と生成物の数、および反応物間で発生する交換のタイプによるものです。この基準に従うと、化学反応は次のようになります。
- 組み合わせまたは合成反応。
- 分解反応。
- 置換または置換反応。
- 二重置換またはメタセシス反応。
- 異性化反応。
結合または合成反応
それらは、2つ以上の化学物質が結合して単一の製品を形成する反応です。それらは、複数の反応物があり、生成物は 1 つしかないため、認識されます。最も単純な一般的な反応は次のようになります。
結合反応の例
- 酸化第二鉄の形成反応
- 炭素の燃焼
- エチレンの水和
分解反応
それらは本質的に結合反応の反対です。それらは、物質が分解または分解して他の異なる分子を形成する反応で構成されています。一般的な反応は、前のものとは逆です。
分解反応の例
- 水の電気分解
- 三ヨウ化窒素の分解
- 塩素酸カリウムの分解
単純な置換、置換、または置換反応
このタイプの反応では、2 つの反応物が関与し、2 つの生成物が生成されます。ただし、2 つの反応物の 1 つが他の反応物の 2 つの半分の 1 つを置き換えることがわかります。一般的な反応は次の形式をとります。
この反応では、反応物 C が化合物 AB の B に置き換わります。
置換反応の例
- 臭素によるヨウ素の置換
- 亜鉛による水素の置換
- 銅による銀の置換
二重置換またはメタセシス反応
これらの反応は前のものと似ていますが、この場合、それぞれペアで構成される 2 つの化合物が存在し、反応中にペアの一方の半分が他方の半分に置き換わるという違いがあります。それらは、反応物として 2 つの化合物と生成物として 2 つの化合物があるため認識されます。これらの反応は、ダンス中のパートナーの変更に似ています。全体的な反応は次のとおりです。
二重置換反応の例
- 水酸化ナトリウムと塩酸の中和反応
この例では、ナトリウムが HCl の水素を置き換え、同時に水素が NaOH のナトリウムを置き換えていることに注意してください。
- 硝酸銀と塩化ナトリウムのメタセシス反応
- 酢酸エチルの加水分解
転位または異性化反応
これらは、反応物分子と生成物分子の 2 つの化学種のみが関与するため、認識するのが最も簡単な反応です。物質保存の法則が満たされる必要があるため、反応物に存在するすべての原子は生成物にも存在する必要があるため、両方の分子は同じ分子式を持ちます。ただし、構造、原子が結合する順序、またはその両方に変化が生じるため、両方の化合物は異なります。
このタイプの反応は、一般的に次のように表すことができます。
異性化反応の例
- チオシアン酸メチルの異性化
この反応では、メチル基 (CH 3 )に結合している原子に変化があったことがわかります。最初は硫黄ですが、生成物ではメチルが窒素に結合しています。
- 不飽和脂肪酸の異性化
この反応は、シス脂肪であるオレイン酸からトランス脂肪であるエライジン酸への異性化を示しています。
- ペント-4-エン酸の異性化
熱の流れによる化学反応の種類
反応熱が流れる方向に応じて、これらは 2 つの大きなグループに分類できます。
発熱反応
それらは、発生すると熱の形でエネルギーを放出するものです。それらは、負の反応エンタルピーを持ち、生成物の化学結合が反応物よりも強く、より安定しているため、特徴付けられます。
発熱反応の例
- 調理ガス、ブタンの燃焼
この反応では、基に結合している原子に変化があったことがわかります
- 金属ナトリウムと水との反応
- 塩酸による銅の溶解
吸熱反応
それらは発熱反応の正反対です。この場合、反応物は生成物に変化するときに熱を吸収し、周囲を冷却します。
吸熱反応の例
- 光合成
- 酸素分子のオゾンへの変換
- 水の電気分解
起こる化学変化の種類による反応の種類
存在する何千もの化学反応の大部分は、発生する化学変化または電子交換のタイプに応じて、次の 3 つのカテゴリのいずれかに分類されます。
- 沈殿反応
- 酸塩基反応
- 酸化還元反応
沈殿反応
これらは、溶液中の 2 つのイオン化合物が互いに反応して沈殿する固体化合物を形成する反応です。
沈殿反応の例
- 臭化物イオンによる銀イオンの沈殿
- 硬水からの炭酸カルシウム沈殿
- 硫化水素による水銀イオンの沈殿
酸塩基反応
中和反応とも呼ばれ、プロトンを供与できる酸または物質と、プロトンを受容できる塩基または物質との間の反応で構成されます。単純な酸塩基反応の多くの場合、生成物は塩と水です。
酸塩基反応の例
- 水酸化ナトリウムによるヨウ化水素酸の中和
- 水酸化リチウムによる硫酸の中和
- 水酸化アルミニウムによるリン酸の中和
酸化還元またはレドックス反応
これらは、1 つの反応物が別の反応物から 1 つまたは複数の電子を除去し、両方の原子価または酸化状態が変化する反応です。電子を受け取ったものを酸化剤、電子を手放したものを還元剤と呼びます。
酸化還元反応の例
- 酸化第一鉄への鉄の酸化
- 塩素と元素ナトリウムからの塩化ナトリウムの形成
- イソプロピルアルコールのアセトンへの酸化
参考文献
ブラウン、T. (2021)。化学：中央科学（第11版）。ロンドン、イギリス: ピアソン教育。
Chang、R.、Manzo、Á。R.、ロペス、PS、およびヘランツ、ZR (2020)。化学（第10版）。ニューヨーク州ニューヨーク市: MCGRAW-HILL。
化学反応の分類。（2020年10月30日）。https://espanol.libretexts.org/@go/page/1820から取得
