مجموعة من التفاعلات في الكيمياء غير العضوية. تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب مشاركة المحفز. فئات المواد غير العضوية

تبدأ دورة الكيمياء في المدارس في الصف الثامن مع الدراسة المبادئ العامةالعلوم: موصوفة الأنواع الممكنةالروابط بين الذرات وأنواع الشبكات البلورية وآليات التفاعل الأكثر شيوعًا. يصبح هذا هو الأساس لدراسة قسم مهم، ولكن أكثر تحديدا - المواد غير العضوية.

ما هو عليه

هذا هو العلم الذي يدرس المبادئ الهيكلية والخصائص الأساسية والتفاعلية لجميع عناصر الجدول الدوري. دور مهموفي المواد غير العضوية يلعب القانون الدوري دورًا، حيث ينظم التصنيف المنهجي للمواد وفقًا للتغيرات في كتلتها وعددها ونوعها.

يغطي المقرر أيضًا المركبات المتكونة من تفاعل عناصر الجدول (الاستثناء الوحيد هو مساحة الهيدروكربونات، التي تمت مناقشتها في فصول المواد العضوية). المهام لعدم الكيمياء العضويةتسمح لك بممارسة المعرفة النظرية المكتسبة في الممارسة العملية.

العلم من منظور تاريخي

وظهر اسم "المواد غير العضوية" على فكرة أنه يشمل جزءا من المعرفة الكيميائية التي لا تتعلق بأنشطة الكائنات الحية.

مع مرور الوقت ثبت أن معظم العالم العضوييمكن أن تنتج مركبات "غير حية"، ويتم تصنيع الهيدروكربونات من أي نوع في المختبر. وهكذا، من سيانات الأمونيوم، وهو ملح في كيمياء العناصر، تمكن العالم الألماني فولر من تصنيع اليوريا.

لتجنب الخلط مع تسميات وتصنيف أنواع البحوث في كلا العلمين، يتبع برنامج المقررات المدرسية والجامعية كيمياء عامةيتضمن دراسة المواد غير العضوية كنظام أساسي. في العالم العلمييتم الحفاظ على تسلسل مماثل.

فئات المواد غير العضوية

توفر الكيمياء مثل هذا العرض للمواد حيث تتناول الفصول التمهيدية للمواد غير العضوية القانون الدوري للعناصر. نوع خاص، والذي يقوم على افتراض ذلك الشحنات الذريةتؤثر النوى على خواص المواد، وتتغير هذه المعلمات بشكل دوري. في البداية تم بناء الجدول ليكون انعكاسا للزيادة في الكتل الذرية للعناصر، ولكن سرعان ما تم رفض هذا التسلسل بسبب عدم اتساقه في الجانب الذي يتطلب النظر فيه هذه المسألةالمواد غير العضوية.

تفترض الكيمياء، بالإضافة إلى الجدول الدوري، وجود حوالي مائة شكل ومجموعات ورسوم بيانية تعكس دورية الخصائص.

حاليًا، هناك نسخة موحدة من اعتبار هذا المفهوم كفئات من الكيمياء غير العضوية شائعة. تشير أعمدة الجدول إلى العناصر حسب خواصها الفيزيائية والكيميائية، وتشير الصفوف إلى الفترات المتشابهة.

المواد البسيطة في المواد غير العضوية

غالبًا ما تكون العلامة في الجدول الدوري والمادة البسيطة في الحالة الحرة شيئان مختلفان. في الحالة الأولى، ينعكس فقط نوع معين من الذرات، في الثانية - نوع اتصال الجسيمات وتأثيرها المتبادل في أشكال مستقرة.

تحدد الروابط الكيميائية في المواد البسيطة تقسيمها إلى عائلات. وبالتالي، يمكن التمييز بين نوعين واسعين من مجموعات الذرات - المعادن وغير المعادن. تحتوي العائلة الأولى على 96 عنصراً من أصل 118 عنصراً تمت دراستها.

المعادن

يفترض النوع المعدني وجود رابطة تحمل نفس الاسم بين الجزيئات. يعتمد التفاعل على مشاركة إلكترونات الشبكة، والتي تتميز بعدم الاتجاه وعدم التشبع. وهذا هو السبب في أن المعادن موصلة للحرارة والشحنات بشكل جيد، ولها تألق معدني، المرونة واللدونة.

تقليديًا، توجد المعادن على يسار الجدول الدوري عند رسم خط مستقيم من البورون إلى الأستاتين. العناصر القريبة من موقع هذه الميزة غالبًا ما تكون ذات طبيعة حدودية وتظهر خصائص مزدوجة (على سبيل المثال، الجرمانيوم).

تشكل المعادن في الغالب مركبات أساسية. حالات الأكسدة لهذه المواد عادة لا تتجاوز اثنين. تزداد المعادن داخل المجموعة وتنخفض خلال فترة ما. على سبيل المثال، يُظهر الفرانسيوم المشع خصائص أساسية أكثر من الصوديوم، وفي عائلة الهالوجين، يُظهر اليود بريقًا معدنيًا.

يختلف الوضع في فترة ما - حيث تكتمل المستويات الفرعية التي توجد أمامها مواد ذات خصائص معاكسة. في الفضاء الأفقي للجدول الدوري، تتغير تفاعلية العناصر من الأساسية إلى المذبذبة إلى الحمضية. تعتبر المعادن عوامل اختزال جيدة (فهي تقبل الإلكترونات عند تكوين الروابط).

اللافلزات

يتم تضمين هذا النوع من الذرة في الفئات الرئيسية للكيمياء غير العضوية. تحتل اللافلزات الجانب الأيمن من الجدول الدوري، وتظهر عادةً خصائص حمضية. في معظم الأحيان، يتم العثور على هذه العناصر في شكل مركبات مع بعضها البعض (على سبيل المثال، البورات والكبريتات والماء). وفي الحالة الجزيئية الحرة يعرف وجود الكبريت والأكسجين والنيتروجين. هناك أيضًا العديد من الغازات غير المعدنية ثنائية الذرة - بالإضافة إلى الغازين المذكورين أعلاه، تشمل هذه الغازات الهيدروجين والفلور والبروم والكلور واليود.

إنها أكثر المواد شيوعًا على وجه الأرض - السيليكون والهيدروجين والأكسجين والكربون شائعة بشكل خاص. اليود والسيلينيوم والزرنيخ نادر جدًا (وهذا يشمل أيضًا التكوينات المشعة وغير المستقرة الموجودة في الفترات الأخيرةالجداول).

في المركبات، تتصرف اللافلزات في المقام الأول كأحماض. إنها عوامل مؤكسدة قوية نظرًا لقدرتها على إضافة عدد إضافي من الإلكترونات لإكمال المستوى.

في المواد غير العضوية

بالإضافة إلى المواد التي تمثلها مجموعة واحدة من الذرات، هناك مركبات تتضمن عدة تكوينات مختلفة. يمكن أن تكون هذه المواد ثنائية (تتكون من جزيئين مختلفين)، وثلاثية، وأربعة عناصر، وما إلى ذلك.

مواد ثنائية العنصر

تولي الكيمياء أهمية خاصة للطبيعة الثنائية للروابط في الجزيئات. يتم أيضًا أخذ فئات المركبات غير العضوية في الاعتبار من وجهة نظر الروابط المتكونة بين الذرات. يمكن أن تكون أيونية أو معدنية أو تساهمية (قطبية أو غير قطبية) أو مختلطة. عادةً ما تظهر هذه المواد بوضوح صفات أساسية (في وجود المعدن) أو مذبذبة (ثنائية - خاصة للألمنيوم) أو حمضية (إذا كان هناك عنصر بحالة أكسدة تبلغ +4 وما فوق).

شركاء ثلاثة عناصر

تشمل موضوعات الكيمياء غير العضوية النظر في هذا النوع من مزيج الذرات. عادة ما تتشكل المركبات التي تتكون من أكثر من مجموعتين من الذرات (المواد غير العضوية في أغلب الأحيان مع الأنواع المكونة من ثلاثة عناصر) بمشاركة مكونات تختلف بشكل كبير عن بعضها البعض في البارامترات الفيزيائية والكيميائية.

الأنواع المحتملة من الروابط هي التساهمية والأيونية والمختلطة. عادةً ما تتشابه المواد المكونة من ثلاثة عناصر في سلوكها مع المواد الثنائية نظرًا لحقيقة أن إحدى قوى التفاعل بين الذرات أقوى بكثير من الأخرى: تتشكل القوة الضعيفة بشكل ثانوي ولديها القدرة على الانفصال في المحلول بشكل أسرع.

دروس الكيمياء غير العضوية

يمكن اعتبار الغالبية العظمى من المواد التي يتم دراستها في مقرر المواد غير العضوية وفق تصنيف بسيط يعتمد على تركيبها وخصائصها. وهكذا يتم التمييز بين الأكاسيد والأملاح. من الأفضل البدء في النظر في علاقتهما من خلال التعرف على مفهوم الأشكال المؤكسدة، والتي يمكن أن تظهر فيها أي مادة غير عضوية تقريبًا. تمت مناقشة كيمياء هؤلاء الزملاء في الفصول المتعلقة بالأكاسيد.

أكاسيد

الأكسيد هو مركب لأي عنصر كيميائي مع الأكسجين في حالة أكسدة -2 (في البيروكسيدات -1، على التوالي). يحدث تكوين الرابطة بسبب التبرع وإضافة الإلكترونات مع اختزال O 2 (عندما يكون العنصر الأكثر سالبية كهربية هو الأكسجين).

يمكن أن تظهر خصائص حمضية ومذبذبة وأساسية اعتمادًا على المجموعة الثانية من الذرات. إذا كان في أكسيد فإنه لا يتجاوز حالة الأكسدة +2، إذا كان غير معدني - من +4 وما فوق. وفي العينات ذات الطبيعة المزدوجة للمعلمات، يتم تحقيق قيمة +3.

الأحماض في المواد غير العضوية

المركبات الحمضية لها تفاعل بيئي أقل من 7 بسبب محتوى كاتيونات الهيدروجين، والتي يمكن أن تدخل في المحلول ثم يتم استبدالها بأيون فلز. حسب التصنيف فهي مواد معقدة. يمكن تحضير معظم الأحماض عن طريق تخفيف الأكاسيد المقابلة لها بالماء، على سبيل المثال عن طريق تكوين حمض الكبريتيك بعد ترطيب SO 3 .

الكيمياء غير العضوية الأساسية

ترجع خصائص هذا النوع من المركبات إلى وجود جذر الهيدروكسيل OH، الذي يعطي تفاعل الوسط فوق 7. وتسمى القواعد القابلة للذوبان بالقلويات وهي الأقوى في هذه الفئة من المواد بسبب التفكك الكامل (التحلل إلى الأيونات في السائل). يمكن استبدال مجموعة OH بالمخلفات الحمضية عند تكوين الأملاح.

الكيمياء غير العضوية هي علم مزدوج يمكنه وصف المواد من وجهات نظر مختلفة. في النظرية التحللية، تعتبر القواعد بمثابة متقبلات لكاتيون الهيدروجين. يوسع هذا النهج مفهوم هذه الفئة من المواد، ويطلق على أي مادة قادرة على قبول البروتون اسم مادة قلوية.

أملاح

وهذا النوع من المركبات يقع بين القواعد والأحماض، فهو نتاج تفاعلهما. وبالتالي، فإن الكاتيون عادةً ما يكون أيونًا معدنيًا (أحيانًا أمونيوم أو فوسفونيوم أو هيدرونيوم)، وتكون المادة الأنيونية عبارة عن بقايا حمضية. عندما يتكون الملح، يتم استبدال الهيدروجين بمادة أخرى.

اعتمادا على نسبة عدد الكواشف وقوتها بالنسبة لبعضها البعض، فمن المنطقي النظر في عدة أنواع من منتجات التفاعل:

• يتم الحصول على الأملاح الأساسية إذا لم يتم استبدال مجموعات الهيدروكسيل بالكامل (مثل هذه المواد لها تفاعل قلوي)؛
• تتشكل الأملاح الحمضية في الحالة المعاكسة - عندما يكون هناك نقص في القاعدة المتفاعلة، يبقى الهيدروجين جزئيًا في المركب؛
• الأكثر شهرة وأسهل للفهم هي العينات المتوسطة (أو العادية) - فهي نتاج المعادلة الكاملة للمواد المتفاعلة مع تكوين الماء ومادة تحتوي فقط على كاتيون معدني أو نظيره وبقايا حمض.

الكيمياء غير العضوية هي علم يتضمن تقسيم كل فئة إلى أجزاء يتم النظر فيها وقت مختلف: بعض - في وقت سابق، والبعض الآخر - في وقت لاحق. وبدراسة أكثر تعمقا، يمكن التمييز بين 4 أنواع أخرى من الأملاح:

• يحتوي الزوجي على أنيون واحد في وجود كاتيونين. عادة، يتم الحصول على هذه المواد عن طريق الجمع بين أملاحين مع نفس بقايا الحمض، ولكن معادن مختلفة.
• النوع المختلط هو عكس النوع السابق: أساسه كاتيون واحد يحتوي على أنيونين مختلفين.
• الهيدرات البلورية هي أملاح تحتوي تركيبتها على ماء في حالة متبلورة.
• المجمعات هي مواد يتم فيها تقديم الكاتيون أو الأنيون أو كليهما على شكل مجموعات تحتوي على عنصر تشكيل. يمكن الحصول على هذه الأملاح بشكل رئيسي من عناصر المجموعة الفرعية B.

تشمل المواد الأخرى المدرجة في ورشة الكيمياء غير العضوية والتي يمكن تصنيفها على أنها أملاح أو كفصول منفصلة من المعرفة الهيدريدات والنيتريدات والكربيدات والمركبات المعدنية (مركبات من عدة معادن ليست سبيكة).

نتائج

الكيمياء غير العضوية هو علم يهم كل متخصص في هذا المجال مهما كانت اهتماماته. ويتضمن الفصول الأولى التي تمت دراستها في المدرسة حول هذا الموضوع. توفر دورة الكيمياء غير العضوية تنظيم كميات كبيرة من المعلومات وفقًا لتصنيف واضح وبسيط.

موضوعات مقنن امتحان الدولة الموحد: التصنيف التفاعلات الكيميائيةفي الكيمياء العضوية وغير العضوية.

التفاعلات الكيميائية - وهذا نوع من تفاعل الجسيمات عندما يكون أحدها المواد الكيميائيةويتم الحصول على أنواع أخرى تختلف عنها في الخصائص والبنية. المواد التي يدخلفي رد الفعل - الكواشف. المواد التي تتشكلأثناء التفاعل الكيميائي - منتجات.

أثناء التفاعل الكيميائي يتم تدميرها الروابط الكيميائية، وتتشكل أخرى جديدة.

أثناء التفاعلات الكيميائية، لا تتغير الذرات المشاركة في التفاعل. يتغير فقط ترتيب اتصال الذرات في الجزيئات. هكذا، عدد ذرات المادة نفسها لا يتغير أثناء التفاعل الكيميائي.

يتم تصنيف التفاعلات الكيميائية وفقا لمعايير مختلفة. دعونا ننظر في الأنواع الرئيسية لتصنيف التفاعلات الكيميائية.

التصنيف حسب عدد وتركيب المواد المتفاعلة

بناءً على تركيب المواد المتفاعلة وعددها، تنقسم التفاعلات التي تحدث دون تغيير في تركيب المواد إلى تفاعلات تحدث مع تغير في تركيب المواد:

1. التفاعلات التي تحدث دون تغيير في تركيبة المواد (A → B)

لمثل هذه ردود الفعل في الكيمياء غير العضويةيمكن أن تعزى التحولات المتآصلة للمواد البسيطة من تعديل إلى آخر إلى:

S orthorhombic → S أحادي الميل.

في الكيمياء العضويةوتشمل ردود الفعل هذه تفاعلات الأيزومرة ، عندما يكون من أيزومر واحد تحت تأثير المحفز و عوامل خارجيةويتم الحصول على واحد مختلف (عادة ما يكون أيزومر هيكلي).

على سبيل المثال، أيزومرة البيوتان إلى 2-ميثيل بروبان (أيزوبيوتان):

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH(CH 3)-CH 3.

2. ردود الفعل التي تحدث مع تغير في التركيب

• التفاعلات المركبة (أ + ب + ...) → د)- هي التفاعلات التي تتكون فيها مادة معقدة جديدة من مادتين أو أكثر. في الكيمياء غير العضويةتشمل التفاعلات المركبة تفاعلات احتراق المواد البسيطة، وتفاعل الأكاسيد الأساسية مع الأكاسيد الحمضية، وما إلى ذلك. الكيمياء غير العضويةتسمى ردود الفعل هذه ردود الفعل الانضمامات تفاعلات الإضافة — هذه هي التفاعلات التي يتم فيها إضافة جزيء آخر إلى الجزيء العضوي المعني. تفاعلات الإضافة تشمل ردود الفعل الهدرجة(التفاعل مع الهيدروجين)، الترطيب(اتصال المياه)، الهلجنة الهيدروجينية(إضافة هاليد الهيدروجين)، البلمرة(انضمام الجزيئات لبعضها البعض لتكوينها سلسلة طويلة) وإلخ.

على سبيل المثال‎الترطيب:

CH 2 = CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH

• تفاعلات التحلل (أ → ب+ج+…)- هذه تفاعلات يتم خلالها تكوين عدة مواد أقل تعقيدًا أو بسيطة من جزيء واحد معقد. في هذه الحالة، يمكن تشكيل كل من المواد البسيطة والمعقدة.

على سبيل المثال، أثناء التحلل بيروكسيد الهيدروجين:

2H2O2→ 2H2O + O2 .

الكيمياء غير العضويةتفاعلات التحلل المنفصلة وتفاعلات الإزالة . ردود الفعل الإزالة — وهي تفاعلات يتم خلالها فصل الذرات أو المجموعات الذرية عن الجزيء الأصلي مع الحفاظ على هيكله الكربوني.

على سبيل المثالتفاعل استخلاص الهيدروجين (نزع الهيدروجين) من البروبان:

ج 3 ح 8 → ج 3 ح 6 + ح 2

كقاعدة عامة، يحتوي اسم ردود الفعل هذه على البادئة "de". تتضمن تفاعلات التحلل في الكيمياء العضوية عادةً كسر سلسلة الكربون.

على سبيل المثال، رد فعل تكسير البوتان(الانقسام إلى جزيئات أبسط عن طريق التسخين أو تحت تأثير المحفز):

ج 4 ح 10 → ج 2 ح 4 + ج 2 ح 6

• ردود الفعل الاستبدال - هي تفاعلات يتم خلالها استبدال ذرات أو مجموعات ذرات مادة ما بذرات أو مجموعات ذرات مادة أخرى. في الكيمياء غير العضوية تحدث هذه التفاعلات وفق المخطط التالي:

أ ب + ج = أ ب + ب.

على سبيل المثال، اكثر نشاطا الهالوجيناتإزاحة المركبات الأقل نشاطًا. تفاعل يوديد البوتاسيوممع الكلور:

2KI + Cl 2 → 2KCl + I 2.

يمكن استبدال كل من الذرات والجزيئات الفردية.

على سبيل المثال، عند الانصهار أكاسيد أقل تقلبًايتزاحمون أكثر تقلبامن الأملاح. نعم غير متطايرة أكسيد السيليكونيزيح أول أكسيد الكربون من كربونات الصوديومعندما تنصهر:

Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2

في الكيمياء العضوية تفاعلات الاستبدال هي ردود الفعل التي جزء من جزيء عضوي استبدال إلى جزيئات أخرى. في هذه الحالة، يتحد الجسيم المستبدل، كقاعدة عامة، مع جزء من الجزيء البديل.

على سبيل المثال، رد فعل كلورة الميثان:

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + حمض الهيدروكلوريك

من حيث عدد الجزيئات وتكوين منتجات التفاعل، فإن هذا التفاعل يشبه إلى حد كبير تفاعل التبادل. مع ذلك، بواسطة آليةمثل هذا التفاعل هو رد فعل استبدال.

• تبادل ردود الفعل - هذه هي التفاعلات التي يتم خلالها تبادل مادتين معقدتين الأجزاء المكونة لهما:

أب + سي دي = أس + دينار بحريني

تتضمن تفاعلات التبادل تفاعلات التبادل الأيوني، تتدفق في الحلول؛ تفاعلات توضح الخواص الحمضية القاعدية للمواد وغيرها.

مثالتفاعلات التبادل في الكيمياء غير العضوية - التعادل من حمض الهيدروكلوريكقلوي:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

مثالالتفاعلات التبادلية في الكيمياء العضوية التحلل المائي القلوي للكلوروإيثان:

CH 3 -CH 2 -Cl + KOH = CH 3 -CH 2 -OH + KCl

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب التغيرات في حالة أكسدة العناصر المكونة للمواد

عن طريق تغيير حالة الأكسدة للعناصروتنقسم التفاعلات الكيميائية إلى تفاعلات الأكسدة والاختزال، وردود الفعل مستمرة دون تغيير حالات الأكسدة العناصر الكيميائية.

• تفاعلات الأكسدة والاختزال (ORR) هي ردود الفعل التي يتم خلالها الأكسدةمواد يتغير. في هذه الحالة يتم التبادل الإلكترونات.

في الكيمياء غير العضوية وتشمل هذه التفاعلات عادة تفاعلات التحلل والإحلال والتركيب وجميع التفاعلات التي تشتمل على مواد بسيطة. لموازنة ORR، يتم استخدام الطريقة توازن إلكتروني(يجب أن يكون عدد الإلكترونات المعطاة مساوياً للعدد المستلم) أو طريقة توازن الإلكترون والأيون.

في الكيمياء العضوية تفاعلات الأكسدة والاختزال منفصلة، ​​اعتمادا على ما يحدث للجزيء العضوي.

تفاعلات الأكسدة الكيمياء غير العضويةهي ردود الفعل خلالها يتناقص عدد ذرات الهيدروجينأو يزداد عدد ذرات الأكسجين في الجزيء العضوي الأصلي.

على سبيل المثالأكسدة الإيثانول تحت تأثير أكسيد النحاس:

CH 3 -CH 2 -OH + CuO → CH 3 -CH=O + H 2 O + Cu

ردود الفعل الانتعاش في الكيمياء العضوية، هذه هي التفاعلات التي يتم خلالها يزداد عدد ذرات الهيدروجينأو يتناقص عدد ذرات الأكسجينفي جزيء عضوي.

على سبيل المثال، استعادة الأسيتالديهيد هيدروجين:

CH 3 -CH=O + H 2 → CH 3 -CH 2 -OH

• التفاعلات التحللية والتمثيل الغذائي - هذه هي التفاعلات التي لا تتغير خلالها حالات أكسدة الذرات.

على سبيل المثالتحييد الصودا الكاوية حمض النيتريك:

هيدروكسيد الصوديوم + HNO3 = H2O + NaNO3

تصنيف التفاعلات حسب التأثير الحراري

وفقا للتأثير الحراري تنقسم التفاعلات إلى طارد للحرارةو ماص للحرارة.

التفاعلات الطاردة للحرارة - وهي تفاعلات مصحوبة بإطلاق طاقة على شكل حرارة (+ س). وتشمل هذه التفاعلات جميع التفاعلات المركبة تقريبًا.

الاستثناءات- رد فعل نتروجينمع الأكسجينمع التعليم أكسيد النيتريك (II) - ماص للحرارة:

ن 2 + يا 2 = 2NO – س

رد فعل غازي هيدروجينمع الصعب اليودأيضًا ماص للحرارة:

ح 2 + أنا 2 = 2 هاي – س

تسمى التفاعلات الطاردة للحرارة التي تنتج الضوء بالتفاعلات الإحتراق.

على سبيل المثالاحتراق الميثان:

CH 4 + O 2 = CO 2 + H 2 O

أيضًا طارد للحرارةنكون:

ردود الفعل الماصة للحرارة هي ردود فعل مصحوبة امتصاص الطاقةعلى شكل حرارة( —س ). كقاعدة عامة، تحدث معظم التفاعلات مع امتصاص الحرارة تقسيم(التفاعلات التي تتطلب تسخينًا طويلًا).

على سبيل المثال، تقسيم حجر الكلس:

كربونات الكالسيوم 3 → كاو + ثاني أكسيد الكربون 2 – س

أيضًا ماص للحرارةنكون:

• تفاعلات التحلل المائي;
• التفاعلات التي تحدث فقط عند تسخينها;
• ردود الفعل التي تحدث فقطفي جدا درجات حرارة عاليةأو تحت تأثير تفريغ كهربائي.

على سبيل المثال- تحويل الأكسجين إلى الأوزون:

3أو 2 = 2أو 3 - س

في الكيمياء العضوية مع امتصاص الحرارة، تحدث تفاعلات التحلل. على سبيل المثال، تكسير البنتان:

ج 5 ح 12 → ج 3 ح 6 + ج 2 ح 6 – س.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب حالة تجمع المواد المتفاعلة (حسب تكوين الطور)

يمكن أن توجد المواد في ثلاث حالات رئيسية للتجمع - صعب, سائلو الغازي. حسب حالة المرحلةردود الفعل حصة متجانسو غير متجانسة.

• ردود فعل متجانسة - هذه هي التفاعلات التي توجد فيها المواد المتفاعلة والمنتجات في مرحلة واحدة، ويحدث تصادم الجزيئات المتفاعلة في كامل حجم خليط التفاعل. ردود الفعل المتجانسة تشمل التفاعلات سائل سائلو غاز الغاز.

على سبيل المثالالأكسدة ثاني أكسيد الكبريت:

2SO 2 (ز) + O 2 (ز) = 2SO 3 (ز)

• ردود الفعل غير المتجانسة - هذه هي التفاعلات التي توجد فيها المواد المتفاعلة والمنتجات الخامس مراحل مختلفة . في هذه الحالة، يحدث تصادم الجزيئات المتفاعلة فقط عند حدود الاتصال المرحلة. وتشمل ردود الفعل هذه التفاعلات غاز سائل، غاز صلب، صلب صلب، صلب سائل.

على سبيل المثال، تفاعل ثاني أكسيد الكربون و هيدروكسيد الكالسيوم:

CO 2 (جم) + Ca (OH) 2 (محلول) = CaCO 3 (تلفزيون) + H 2 O

لتصنيف التفاعلات حسب حالة الطور، من المفيد أن تكون قادرًا على تحديدها حالات المرحلة من المواد. من السهل جدًا القيام بذلك باستخدام المعرفة حول بنية المادة، ولا سيما حولها.

المواد ذات أيوني, الذريأو معدن شعرية الكريستال ، عادة صعبفي ظل ظروف طبيعية؛ المواد مع شعرية جزيئية، عادة، السوائلأو غازاتفي ظل ظروف طبيعية.

يرجى ملاحظة أنه عند تسخينها أو تبريدها، يمكن أن تتغير المواد من حالة طورية إلى أخرى. في هذه الحالة، من الضروري التركيز على شروط رد فعل معين و الخصائص الفيزيائيةمواد.

على سبيل المثال، يستلم غاز التوليفيحدث عند درجات حرارة عالية جداً حيث يكون الماء – البخار :

CH 4 (جم) + H2O (جم) = CO (جم) + 3H2 (جم)

وهكذا، إصلاح البخار الميثان — رد فعل متجانس.

تصنيف التفاعلات الكيميائية حسب مشاركة المحفز

المحفز عبارة عن مادة تعمل على تسريع التفاعل، ولكنها ليست جزءًا من منتجات التفاعل. يشارك المحفز في التفاعل، ولكن عمليا لا يتم استهلاكه أثناء التفاعل. تقليديا، مخطط عمل المحفز لعندما تتفاعل المواد أ+بيمكن تصويرها على النحو التالي: A + K = AK؛ أك + ب = أ ب + ك.

اعتمادًا على وجود المحفز، يتم التمييز بين التفاعلات الحفزية وغير الحفزية.

• ردود الفعل المحفزة - هذه تفاعلات تحدث بمشاركة المحفزات. على سبيل المثال، تحلل ملح بيرثوليت: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
• التفاعلات غير التحفيزية - هذه تفاعلات تحدث بدون مشاركة محفز. على سبيل المثال، احتراق الإيثان: 2C2H6 + 5O2 = 2CO2 + 6H2O.

تحدث جميع التفاعلات التي تحدث في خلايا الكائنات الحية بمشاركة محفزات البروتين الخاصة - الإنزيمات. وتسمى مثل هذه التفاعلات الأنزيمية.

تمت مناقشة آلية عمل ووظائف المحفزات بمزيد من التفصيل في مقالة منفصلة.

تصنيف ردود الفعل حسب الاتجاه

ردود فعل عكسية - هذه هي ردود الفعل التي يمكن أن تحدث بشكل مباشر وفي غير إتجاه، أي. عندما، في ظل ظروف معينة، يمكن لمنتجات التفاعل أن تتفاعل مع بعضها البعض. تشمل التفاعلات العكسية معظم التفاعلات المتجانسة والأسترة. تفاعلات التحلل المائي؛ الهدرجة - نزع الهيدروجين، الترطيب - الجفاف؛ إنتاج الأمونيا من مواد بسيطة، وأكسدة ثاني أكسيد الكبريت، وإنتاج هاليدات الهيدروجين (باستثناء فلوريد الهيدروجين) وكبريتيد الهيدروجين؛ تخليق الميثانول. إنتاج وتحلل الكربونات والبيكربونات، الخ.

ردود فعل لا رجعة فيها - هذه هي ردود الفعل التي تسير في الغالب في اتجاه واحد، أي. لا يمكن لمنتجات التفاعل أن تتفاعل مع بعضها البعض في ظل هذه الظروف. أمثلة على التفاعلات التي لا رجعة فيها: الاحتراق؛ ردود الفعل المتفجرة. التفاعلات التي تحدث مع تكوين الغاز أو الراسب أو الماء في المحاليل؛ تحلل الفلزات القلويةفي الماء؛ وإلخ.

في الكيمياء غير العضوية، يتم تصنيف التفاعلات الكيميائية وفقًا لمعايير مختلفة.

1. عن طريق التغيير في حالة الأكسدةإلى الأكسدة، والتي تحدث مع تغير في حالة أكسدة العناصر، والقاعدة الحمضية، والتي تستمر دون تغيير في حالة الأكسدة.

2. حسب طبيعة العملية.

تفاعلات التحللهي تفاعلات كيميائية تتشكل فيها جزيئات بسيطة من جزيئات أكثر تعقيدا.

التفاعلات المركبةهي تفاعلات كيميائية يتم فيها الحصول على مركبات معقدة من عدة مركبات أبسط.

ردود الفعل الاستبدالهي تفاعلات كيميائية يتم فيها استبدال ذرة أو مجموعة ذرات في الجزيء بذرة أو مجموعة ذرات أخرى.

تبادل ردود الفعلهي تفاعلات كيميائية تحدث دون تغيير حالة أكسدة العناصر وتؤدي إلى تبادل الأجزاء المكونة للمواد المتفاعلة.

3. إذا كان ذلك ممكنا، تدفق في الاتجاه المعاكس إلى عكسها ولا رجعة فيه.

بعض التفاعلات، مثل تفاعل احتراق الإيثانول، لا رجعة فيها عمليا، أي. فمن المستحيل تهيئة الظروف لتدفقه في الاتجاه المعاكس.

ومع ذلك، هناك العديد من التفاعلات التي، اعتمادًا على ظروف العملية، يمكن أن تحدث في الاتجاهين الأمامي والخلفي. تسمى التفاعلات التي يمكن أن تحدث في الاتجاهين الأمامي والخلفي تفريغ.

4. حسب نوع انقسام السندات - متجانس(فجوة متساوية، كل ذرة تحصل على إلكترون واحد) و غير متجانس(فجوة غير متساوية - يحصل المرء على زوج من الإلكترونات).

5. طاردة للحرارة في التأثير الحراري(إطلاق نار) وماصة للحرارة(امتصاص الحرارة).

ستكون التفاعلات المركبة بشكل عام تفاعلات طاردة للحرارة، في حين أن تفاعلات التحلل ستكون ماصة للحرارة. الاستثناء النادر هو التفاعل الماص للحرارة للنيتروجين مع الأكسجين N 2 + O 2 = 2NO – Q.

6. وفقا لحالة تجميع المراحل.

متجانس(يتم التفاعل في مرحلة واحدة، بدون واجهات؛ تفاعلات في الغازات أو في المحاليل).

غير متجانسة(ردود الفعل التي تحدث في الواجهة).

7. حول استخدام المحفز.

المحفز هو مادة تعمل على تسريع التفاعل الكيميائي ولكنها تبقى دون تغيير كيميائيا.

المحفزبدون استخدام المحفز عمليا لا يذهبون و غير محفز.

تصنيف التفاعلات العضوية

التفاعلات الكهربية هي تفاعلات مغايرة للمركبات العضوية مع محبي الكهربية - وهي جزيئات تحمل شحنة موجبة كاملة أو جزئية. وهي مقسمة إلى تفاعلات الاستبدال الكهربي وتفاعلات الإضافة الكهربية. على سبيل المثال،

H 2 C = CH 2 + Br 2  BrCH 2 – CH 2 Br

التفاعلات المحبة للنواة هي تفاعلات مغايرة للمركبات العضوية مع النيوكليوفيلات - وهي جزيئات تحمل شحنة سالبة كاملة أو جزئية. وهي مقسمة إلى تفاعلات الاستبدال النيوكليوفيلية وتفاعلات الإضافة النووية. على سبيل المثال،

CH 3 Br + NaOH  CH 3 OH + NaBr

التفاعلات الجذرية (المتسلسلة) هي تفاعلات كيميائية تتضمن جذورًا، على سبيل المثال

محاضرة: تصنيف التفاعلات الكيميائية في الكيمياء العضوية وغير العضوية

أنواع التفاعلات الكيميائية في الكيمياء غير العضوية

أ) التصنيف حسب كمية المواد الأولية:

تقسيم - نتيجة لهذا التفاعل، من مادة معقدة موجودة، يتم تشكيل مادتين أو أكثر بسيطة ومعقدة أيضا.

مُجَمَّع - هذا تفاعل تشكل فيه مادتان أو أكثر من المواد البسيطة والمعقدة مادة واحدة ولكنها أكثر تعقيدًا.

مثال: 4Al+3O 2 → 2Al 2 O 3

مثال: 2KI + Cl2 → 2KCl + I 2

مثال: حمض الهيدروكلوريك + KNO 2 → بوكل + HNO 2

ب) التصنيف حسب التأثير الحراري:

س + س 2 → سو 2 + س

2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 +6H 2 O + Q

ردود الفعل الماصة للحرارة - هذه تفاعلات كيميائية معينة يتم فيها امتصاص الحرارة. كقاعدة عامة، هذه هي تفاعلات التحلل.

أمثلة:

CaCO 3 → CaO + CO 2 - س
2KClO3 → 2KCl + 3O2 – س

تسمى الحرارة التي تنطلق أو تمتص نتيجة التفاعل الكيميائي التأثير الحراري.

تسمى المعادلات الكيميائية التي تشير إلى التأثير الحراري للتفاعل كيميائي حراري.

ب) التصنيف حسب الرجوعية:

مثال: 3H2 + N2 ⇌ 2NH3

د) التصنيف حسب التغير في حالة الأكسدة:

مثال: Cu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.

مثال: HNO3 + KOH → KNO3 + H2O.

د) التصنيف حسب المرحلة:

مثال: H 2 (غاز) + Cl 2 (غاز) → 2HCL

التصنيف حسب استخدام المحفز:

المحفز هو مادة تعمل على تسريع التفاعل. يحدث التفاعل الحفاز في وجود المحفز، ويحدث التفاعل غير الحفاز بدون وجود المحفز.
مثال: 2H 2 0 2 منو2 → محفز 2H2O+O2 MnO2

يحدث تفاعل القلويات مع الحمض بدون وجود محفز.
مثال: كوه + حمض الهيدروكلوريك → بوكل + ح2يا

المثبطات هي مواد تعمل على إبطاء التفاعل.
لا يتم استهلاك المحفزات والمثبطات نفسها أثناء التفاعل.

أنواع التفاعلات الكيميائية في الكيمياء العضوية

الانضمام - هذه هي التفاعلات التي تتحد فيها عدة جزيئات من المادة في جزيء واحد.تشمل تفاعلات الإضافة ما يلي:

• الهدرجة هي تفاعل يتم خلاله إضافة الهيدروجين إلى روابط متعددة.

مثال: CH 3 -CH = CH 2 (البروبين) + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3 (البروبان)

الهلجنة الهيدروجينية– التفاعل الذي يضيف هاليد الهيدروجين.

مثال: CH 2 = CH 2 (الإيثين) + حمض الهيدروكلوريك → CH 3 -CH 2 -Cl (كلوروإيثان)

تتفاعل الألكينات مع هاليدات الهيدروجين (كلوريد الهيدروجين، بروميد الهيدروجين) بنفس طريقة تفاعل الألكينات. تتم عملية الإضافة في التفاعل الكيميائي على مرحلتين، ويتم تحديدها بواسطة قاعدة ماركوفنيكوف:

عندما تضاف الأحماض البروتينية والماء إلى الألكينات والألكاينات غير المتماثلة، تتم إضافة ذرة هيدروجين إلى ذرة الكربون الأكثر هدرجة.

آلية هذا التفاعل الكيميائي. يتكون في المرحلة الأولى السريعة، ويتحول المركب p في المرحلة البطيئة الثانية تدريجيًا إلى المركب s - الكاتيون الكربوني. في المرحلة الثالثة، يحدث استقرار الكاربوكاتيون - أي التفاعل مع أنيون البروم:

I1، I2 عبارة عن كاربوكاتيونات. P1، P2 - البروميدات.

تعتبر المشتقات العضوية المحتوية على الهالوجين من أهم المركبات التي تستخدم في التخليق العضوي وكمنتجات مستهدفة. تعتبر مشتقات الهالوجين من الهيدروكربونات هي المنتجات الأولية في كميات كبيرةتفاعلات الاستبدال النيوكليوفيلية. بخصوص الاستخدام العمليالمركبات التي تحتوي على الهالوجين، يتم استخدامها على شكل مذيبات، على سبيل المثال المركبات المحتوية على الكلور، وغازات التبريد - مشتقات الكلوروفلورو، والفريون، والمبيدات الحشرية، والأدوية، والملدنات، والمونومرات لإنتاج البلاستيك.

البلمرة هو نوع خاص من التفاعل حيث تلتصق جزيئات المادة ذات الوزن الجزيئي المنخفض نسبيًا ببعضها البعض، وبالتالي تشكل جزيئات مادة ذات وزن جزيئي مرتفع.

التفاعلات الكيميائية- هذه عمليات تتشكل نتيجةً لها من بعض المواد مواد أخرى تختلف عنها في التركيب و (أو) البنية.

تصنيف ردود الفعل:

أنا. حسب عدد وتكوين المواد المتفاعلة ومنتجات التفاعل:

1) التفاعلات التي تحدث دون تغيير في تركيب المادة:

في الكيمياء غير العضوية، هذه هي تفاعلات تحويل بعض التعديلات المتآصلة إلى أخرى:

C (الجرافيت) → C (الماس)؛ ف (أبيض) → ف (أحمر).

في الكيمياء العضوية، هذه هي تفاعلات الأيزومرة - التفاعلات التي تنتج عنها جزيئات مادة واحدة تتشكل من جزيئات مواد أخرى لها نفس التركيب النوعي والكمي، أي. مع نفس الشيء الصيغة الجزيئية، ولكن ببنية مختلفة.

CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH-CH 3

ن-بيوتان 2-ميثيل بروبان (أيزوبيوتان)

2) التفاعلات التي تحدث مع تغير تركيب المادة :

أ) التفاعلات المركبة (في الكيمياء العضوية للإضافة) - التفاعلات التي تشكل خلالها مادتان أو أكثر مادة أكثر تعقيدًا: S + O 2 → SO 2

في الكيمياء العضوية، هذه تفاعلات الهدرجة، الهلجنة، الهلجنة الهيدروجينية، الترطيب، البلمرة.

CH 2 = CH 2 + HOH → CH 3 – CH 2 OH

ب) تفاعلات التحلل (في الكيمياء العضوية، الإزالة، الإزالة) - تفاعلات يتم خلالها تكوين عدة مواد جديدة من مادة معقدة واحدة:

CH 3 - CH 2 OH → CH 2 = CH 2 + H 2 O

2كنو 3 →2كنو 2 + يا 2

في الكيمياء العضوية، من أمثلة تفاعلات الإزالة نزع الهيدروجين، والجفاف، وإزالة الهلجنة الهيدروجينية، والتكسير.

ج) تفاعلات الاستبدال - تفاعلات يتم خلالها استبدال ذرات مادة بسيطة بذرات عنصر ما في مادة معقدة (في الكيمياء العضوية، غالبًا ما تكون المواد المتفاعلة ومنتجات التفاعل مادتين معقدتين).

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + حمض الهيدروكلوريك؛ 2Na+ 2H 2 O→ 2NaOH + H 2

أمثلة تفاعلات الاستبدال التي لا يصاحبها تغير في حالات أكسدة الذرات قليلة للغاية. تجدر الإشارة إلى تفاعل أكسيد السيليكون مع أملاح الأحماض المحتوية على الأكسجين والتي تتوافق مع الأكاسيد الغازية أو المتطايرة:

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3СаSiO 3 + P 2 O 5

د) تفاعلات التبادل - تفاعلات يتم خلالها تبادل مادتين معقدتين مكوناتهما:

هيدروكسيد الصوديوم + حمض الهيدروكلوريك → كلوريد الصوديوم + H2O،
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O

ثانيا. عن طريق تغيير حالات أكسدة العناصر الكيميائية المكونة للمواد

1) التفاعلات التي تحدث مع تغير حالات الأكسدة أو ORR:

∙2| N +5 + 3e – → N +2 (عملية الاختزال، عنصر – عامل مؤكسد)،

∙3| Cu 0 – 2e – → Cu +2 (عملية الأكسدة، العنصر – عامل الاختزال)،

8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3) 2 + 2NO + 4H2O.

الكيمياء غير العضوية:

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH

2) التفاعلات التي تحدث دون تغيير في حالات الأكسدة للعناصر الكيميائية:

لي 2 O + H 2 O → 2LiOH،
HCOOH + CH 3 أوه → HCOOCH 3 + H 2 O

ثالثا. بالتأثير الحراري

1) تحدث التفاعلات الطاردة للحرارة مع إطلاق الطاقة:

ج + يا 2 → ثاني أكسيد الكربون 2 + س،
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q

2) تحدث تفاعلات ماصة للحرارة مع امتصاص الطاقة:

СaCO 3 → CaO + CO 2 - س

ج 12 ح 26 → ج 6 ح 14 + ج 6 ح 12 - س

رابعا. وفقا لحالة تجميع المواد المتفاعلة

1) التفاعلات غير المتجانسة - التفاعلات التي تكون خلالها المواد المتفاعلة ومنتجات التفاعل في حالات تجميع مختلفة:

Fe(sol) + CuSO4 (sol) → Cu(sol) + FeSO4 (sol)،
CaC 2 (صلب) + 2H2O (ل) → Ca(OH) 2 (محلول) + C2H2 (جم)

2) التفاعلات المتجانسة - التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة ومنتجات التفاعل متماثلة حالة التجميع:

ح 2 (ز) + Cl 2 (ز) → 2HCl (ز)،
2C 2 H 2 (ز) + 5O 2 (ز) → 4CO 2 (ز) + 2H 2 O (ز)

الخامس. من خلال المشاركة المحفزة

1) التفاعلات غير التحفيزية التي تحدث دون مشاركة محفز:

2H2 + O2 → 2H2O, C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O

2) التفاعلات التحفيزية التي تتضمن محفزات:

2H2O2 → 2H2O + O2

السادس. تجاه

1) تحدث تفاعلات لا رجعة فيها في ظل ظروف معينة وفي اتجاه واحد فقط:

C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

2) تحدث التفاعلات العكسية في ظل هذه الظروف في وقت واحد في اتجاهين متعاكسين: N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

سابعا. وفقا لآلية التدفق

1) آلية جذرية.

أ: ب → أ· + ·ب

يحدث انقسام الرابطة المتجانسة (المتساوية). أثناء الانقسام الانحلالي، ينقسم زوج الإلكترونات الذي يشكل الرابطة بطريقة بحيث يتلقى كل من الجسيمات الناتجة إلكترونًا واحدًا. في هذه الحالة، يتم تشكيل الجذور - جزيئات غير مشحونة مع إلكترونات غير متزاوجة. الجذور هي جسيمات شديدة التفاعل تحدث فيها التفاعلات في الطور الغازي بسرعة عالية وغالبًا ما تكون مصحوبة بالانفجار.

تحدث تفاعلات جذرية بين الجذور والجزيئات المتكونة أثناء التفاعل:

2H2O2 → 2H2O + O2

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + حمض الهيدروكلوريك

أمثلة: تفاعلات احتراق المواد العضوية و المواد غير العضوية، تخليق الماء والأمونيا، وتفاعلات هلوجين ونترتة الألكانات، وأيزومرة ونكهة الألكانات، والأكسدة الحفزية للألكانات، وبلمرة الألكينات، وكلوريد الفينيل، وما إلى ذلك.

2) الآلية الأيونية.

أ: ب → :أ - + ب +

يحدث انقسام الرابطة غير المتجانسة (غير المتساوية)، مع بقاء إلكترونين الرابطة مع إحدى الجسيمات المرتبطة مسبقًا. تتشكل الجسيمات المشحونة (الكاتيونات والأنيونات).

تحدث التفاعلات الأيونية في المحاليل بين الأيونات الموجودة بالفعل أو التي تكونت أثناء التفاعل.

على سبيل المثال، في الكيمياء غير العضوية، هذا هو تفاعل الشوارد في المحلول؛ في الكيمياء العضوية، هذه تفاعلات إضافة إلى الألكينات، وأكسدة الكحولات ونزع الهيدروجين منها، واستبدال مجموعة الكحول وتفاعلات أخرى تميز خصائص الألدهيدات والأحماض الكربوكسيلية.

ثامنا. حسب نوع الطاقة التي تبدأ التفاعل :

1) تحدث التفاعلات الكيميائية الضوئية عند تعرضها لكميات الضوء. على سبيل المثال، تصنيع كلوريد الهيدروجين، وتفاعل الميثان مع الكلور، وإنتاج الأوزون في الطبيعة، وعمليات التمثيل الضوئي، وما إلى ذلك.

2) تبدأ التفاعلات الإشعاعية بواسطة إشعاع عالي الطاقة (الأشعة السينية وأشعة جاما).

3) تبدأ التفاعلات الكهروكيميائية كهرباءعلى سبيل المثال، أثناء التحليل الكهربائي.

4) تبدأ التفاعلات الكيميائية الحرارية بالطاقة الحرارية. وتشمل هذه جميع التفاعلات الماصة للحرارة والعديد من التفاعلات الطاردة للحرارة التي تتطلب الحرارة للبدء.