Karakteristiska kemiska reaktioner, delar, typer, exempel

De kemiska reaktioner De är förändringar som materien genomgår i arrangemanget av dess atomer, och de äger rum när två olika ämnen eller föreningar kommer i kontakt. Förändringar har sitt ursprung i processen som kan ses omedelbart; såsom en ökning av temperatur, kylning, gasbildning, blinkning eller utfällning av ett fast ämne.

De vanligaste kemiska reaktionerna går ofta obemärkt förbi i vardagen. tusentals av dem utförs i våra kroppar. Andra är dock mer synliga eftersom vi kan göra dem i köket genom att välja rätt redskap och ingredienser; till exempel att blanda bakpulver med ättika, smälta socker i vatten eller sura lila kåljuice.

I laboratorier blir kemiska reaktioner vanligare och vanligare. alla förekommer i bägare eller Erlenmeyer-kolvar. Om de delar något gemensamt är det att ingen av dem är enkel, eftersom de döljer kollisioner, länkbrytningar, mekanismer, länkbildning, energi och kinetiska aspekter..

Det finns kemiska reaktioner så slående att amatörer och forskare, som känner till reagensens toxikologi och vissa säkerhetsåtgärder, reproducerar dem i stora skalor i fascinerande demonstrationshändelser..

Artikelindex

• 1 Begreppet kemisk reaktion
• 2 Egenskaper för kemiska reaktioner
  • 2.1 Kinetik
  • 2.2 Konservering av deg
  • 2.3 Fysiska förändringar och / eller tillståndsförändringar
  • 2.4 Färgvariation
  • 2.5 Utsläpp av gaser
  • 2.6 Temperaturförändringar
• 3 Delar av en kemisk reaktion
  • 3.1 Reagenser och produkter
  • 3.2 Reaktionsmedia
  • 3.3 Fartyg eller reaktorer
• 4 Typer av kemiska reaktioner
  • 4.1 - Oxidationsreduktion (redox)
  • 4.2 - Syntes
  • 4.3 - Sönderfall
  • 4.4 - Förskjutning
  • 4.5 - Gasbildning
  • 4.6 - Metates eller dubbel förskjutning
• 5 Exempel på kemiska reaktioner
  • 5.1 Bläddring
  • 5.2 Neutralisering
  • 5.3 Dubbel rullning
  • 5.4 Redox
• 6 Lösta kemiska reaktionsövningar
  • 6.1 - Övning 1
  • 6.2 - Övning 2
  • 6.3 - Övning 3
• 7 Referenser

Kemiska reaktionskoncept

Kemiska reaktioner äger rum när en bindning bryts (jonisk eller kovalent) så att en annan bildas på sin plats; två atomer eller en uppsättning av dem slutar interagera starkt för att skapa nya molekyler. Tack vare detta kan de kemiska egenskaperna hos en förening, dess reaktivitet, stabilitet, med vad den reagerar bestämmas.

Förutom att vara ansvariga för de kemiska reaktioner som materien omvandlar ständigt, utan att påverka dess atomer, förklarar de uppkomsten av föreningar som vi känner dem..

Energi krävs för att bindningar ska gå sönder, och när bindningar bildas släpps den. Om den absorberade energin är större än den som frigörs, sägs reaktionen vara endoterm; vi svalnar omgivningen. Om den frigjorda värmen är högre än den absorberade, kommer det att vara en exoterm reaktion. omgivningen blir varm.

Kännetecken för kemiska reaktioner

Kinetik

Molekylerna måste i teorin kollidera med varandra och bära med sig tillräcklig kinetisk energi för att främja brytningen av en bindning. Om deras kollisioner är långsamma eller ineffektiva påverkas den kemiska reaktionen kinetiskt. Detta kan ske antingen genom ämnens fysiska tillstånd eller genom deras geometri eller struktur..

Således transformeras materia i en reaktion genom att absorbera eller släppa ut värme, samtidigt genomgår det kollisioner som gynnar bildandet av produkter; de viktigaste komponenterna i någon kemisk reaktion.

Konservering av deg

På grund av masskonserveringslagen förblir den totala massan av enheten konstant efter en kemisk reaktion. Således är summan av de enskilda massorna av varje substans lika med massan av det erhållna resultatet.

Fysiska förändringar och / eller tillståndsförändringar

Förekomsten av en kemisk reaktion kan åtföljas av en förändring av komponenternas tillstånd; det vill säga en variation i materialets fasta, flytande eller gasformiga tillstånd.

Emellertid involverar inte alla tillståndsförändringar en kemisk reaktion. Till exempel: om vatten avdunstar på grund av effekten av värme, är vattenångan som produceras efter denna tillståndsändring fortfarande vatten.

Färgvariation

Bland de fysiska attributen som härrör från en kemisk reaktion utmärker sig reagensens färg jämfört med färgen på den slutliga produkten..

Detta fenomen är märkbart när man observerar den kemiska reaktionen av metaller med syre: när en metall oxiderar, ändrar den sin karakteristiska färg (guld eller silver, i förekommande fall) för att vända en röd-orange nyans, känd som rost..

Utsläpp av gaser

Denna egenskap manifesteras som en bubblande eller med utsläpp av särskilda lukter.

I allmänhet uppträder bubblor som en följd av att en vätska utsätts för höga temperaturer, vilket uppmuntrar till en ökning av den kinetiska energin hos de molekyler som ingår i reaktionen..

Temperaturförändringar

Om värme är en katalysator för den kemiska reaktionen, kommer en temperaturförändring att induceras i slutprodukten. Därför kan inträde och utgång av värme i processen också vara ett kännetecken för kemiska reaktioner..

Delar av en kemisk reaktion

Reagenser och produkter

Varje kemisk reaktion representeras av en ekvation av typen:

A + B → C + D

Där A och B är reaktanterna, medan C och D är produkterna. Ekvationen berättar att atomen eller molekylen A reagerar med B på ursprungsprodukterna C och D. Detta är en irreversibel reaktion, eftersom reaktanterna inte kan härröra från produkterna igen. Å andra sidan är reaktionen nedan reversibel:

A + B. <=> C + D

Det är viktigt att betona att massan av reaktanterna (A + B) måste vara lika med massan av produkterna (C + D). Annars skulle degen inte konserveras. På samma sätt måste antalet atomer för ett visst element vara detsamma före och efter pilen.

Ovanför pilen anges några specifika specifikationer för reaktionen: temperatur (Δ), förekomst av ultraviolett strålning (hv), eller använd katalysator.

Reaktionsmedier

När det gäller livet och de reaktioner som förekommer i våra kroppar är reaktionsmediet vattenhaltigt (ac). Emellertid kan kemiska reaktioner äga rum i vilket flytande medium som helst (etanol, isättika, toluen, tetrahydrofuran, etc.) så länge reagensen är väl upplösta..

Fartyg eller reaktorer

Kontrollerade kemiska reaktioner inträffar i ett kärl, antingen ett enkelt glas eller i en reaktor av rostfritt stål.

Typer av kemiska reaktioner

Typerna av kemiska reaktioner är baserade på vad som händer på molekylär nivå; vilka bindningar bryts och hur atomerna slutar gå med. På samma sätt beaktas om arten vinner eller förlorar elektroner; även om detta sker i de flesta kemiska reaktioner.

Här förklarar vi de olika typerna av kemiska reaktioner som finns.

- Oxidationsreduktion (redox)

Kopparoxidation

I exemplet med patina sker en oxidationsreaktion: metallisk koppar förlorar elektroner i närvaro av syre för att förvandlas till motsvarande oxid.

4Cu (s) + O_två(g) => Cu_tvåDu)

Koppar (I) oxid fortsätter att oxidera till koppar (II) oxid:

2Cu_tvåO (s) + O_två => 4CuO (s)

Denna typ av kemisk reaktion där arten ökar eller minskar deras antal (eller tillstånd) för oxidation, är känd som oxidations- och reduktionsreaktion (redox)..

Metallkoppar med oxidationstillstånd 0 förlorar först en elektron och sedan den andra (oxiderar) medan syre förblir (minskar):

Cu => Cu⁺ + och^-

Cu⁺ => Cu^två+ + och^-

ELLER_två + 2e^- => 2O^två-

Förstärkningen eller förlusten av elektroner kan bestämmas genom att beräkna oxidationsantalet för atomerna i de kemiska formlerna för deras resulterande föreningar..

För Cu_tvåEller det är känt att vi har anjonen O eftersom det är en oxid^två-, För att hålla laddningarna neutraliserade måste var och en av de två kopparatomerna ha en laddning på +1. Mycket liknande händer med CuO.

När koppar oxiderar får den positiva oxidationsnummer; och syre, som ska reduceras, negativa oxidationsantal.

Järn och kobolt

Ytterligare exempel för redoxreaktioner visas nedan. Dessutom kommer en kort kommentar att göras och ändringarna i oxidationsnummer kommer att specificeras..

FeCl_två + CoCl₃ => FeCl₃ + CoCl_två

Om oxidationstal beräknas kommer det att noteras att de för Cl förblir med ett konstant värde av -1; inte så, med de från Fe y Co..

Vid första anblicken har järn oxiderats medan kobolt har reducerats. Hur vet du? Eftersom järn nu inte samverkar med två Cl-anjoner^- men med tre är kloratomen (neutral) mer elektronegativ än järn och kobolt. Å andra sidan händer det motsatta med kobolt: det går från att interagera med tre Cl^- två av dem.

Om resonemanget ovan inte är klart, fortsätter vi att skriva de kemiska ekvationerna för elektronöverföringen:

Tro^två+ => Tro³⁺ + och^-

Co³⁺ + och^- => Co^två+

Därför är Fe^två+ rostar, medan Co³⁺ är nedsatt.

Jod och mangan

6KMnO₄ + 5KI + 18HCl => 6MnCl_två + 5KIO₃ + 6KCl + 9H_tvåELLER

Den kemiska ekvationen ovan kan verka komplicerad, men det är det inte. Klor (Cl^-) eller syre (O^två-) uppleva vinst eller förlust av sina elektroner. Jod och mangan, ja.

Med tanke på endast föreningarna med jod och mangan har vi:

KI => KIO₃ (oxidationsnummer: -1 till +5, förlorar sex elektroner)

KMnO₄ => MnCl_två (oxidationsnummer: +7 till +2, få fem elektroner)

Jod oxideras medan mangan reduceras. Hur vet man utan att göra beräkningar? Eftersom jod går från att vara med kalium till att interagera med tre oxygener (mer elektronegativa); och mangan förlorar för sin del interaktioner med syre för att vara med klor (mindre elektronegativt).

KI kan inte förlora sex elektroner om KMnO₄ vinna fem; det är därför antalet elektroner måste balanseras i ekvationen:

5 (KI => KIO₃ + 6e^-)

6 (KMnO₄ + 5e^- => MnCl_två)

Vilket resulterar i en nettoöverföring på 30 elektroner.

Förbränning

Förbränning är en kraftfull och energisk oxidation där ljus och värme frigörs. Generellt deltar syre i denna typ av kemisk reaktion som ett oxiderande eller oxiderande medel; medan reduktionsmedlet är bränslet som brinner i slutet av dagen.

Där det finns aska, var det förbränning. Dessa består väsentligen av kol- och metalloxider; även om dess sammansättning logiskt beror på vad bränslet var. Nedan följer några exempel:

C (s) + O_två(g) => CO_två(g)

2CO (g) + O_två(g) => 2CO_två(g)

C₃H₈(g) + 5O_två(g) => 3CO_två(g) + 4H_tvåO (g)

Var och en av dessa ekvationer motsvarar fullständig förbränning; det vill säga allt bränsle reagerar med ett överskott av syre för att garantera dess fullständiga transformation.

På samma sätt bör det noteras att CO_två och H_tvåEller är de viktigaste produkterna gasformiga när kolhaltiga kroppar brinner (som trä, kolväten och djurvävnader). Det är oundvikligt att en del kolallotrop bildas på grund av otillräckligt syre såväl som mindre syrerade gaser som CO och NO.

- Syntes

Bilden ovan visar en extremt enkel representation. Varje triangel är en förening eller atom som förenas för att bilda en enda förening; två trianglar bildar ett parallellogram. Massorna ökar och produktens fysikaliska och kemiska egenskaper skiljer sig många gånger från reagensens.

Till exempel ger förbränningen av väte (som också är en redoxreaktion) väteoxid eller syrehydrid; bättre känd som vatten:

H_två(g) + O_två(g) => 2H_tvåO (g)

När de två gaserna blandas, vid hög temperatur, brinner de och producerar gasformigt vatten. När temperaturen svalnar kondenserar ångorna för att ge flytande vatten. Flera författare betraktar denna syntesreaktion som ett av de möjliga alternativen för att ersätta fossila bränslen för att erhålla energi.

H-H- och O = O-bindningarna bryts för att bilda två nya enkelbindningar: H-O-H. Vatten är som bekant en unik substans (bortom den romantiska meningen), och dess egenskaper skiljer sig ganska från gasformigt väte och syre..

Joniska föreningar

Bildningen av jonföreningar från deras element är också ett exempel på en syntesreaktion. En av de enklaste är bildandet av metallhalogenider i grupp 1 och 2. Till exempel syntesen av kalciumbromid:

Ca (s) + Br_två(l) => CaBr_två(s)

En allmän ekvation för denna typ av syntes är:

M (s) + X_två => MX_två(s)

Samordning

När den bildade föreningen involverar en metallatom inom en elektronisk geometri sägs det att den är ett komplex. I komplex förblir metaller bundna till ligander genom svaga kovalenta bindningar och bildas av koordinationsreaktioner.

Till exempel har vi komplexet [Cr (NH₃)₆]³⁺. Detta bildas när katjonen Cr³⁺ är i närvaro av ammoniakmolekylerna, NH₃, som fungerar som kromligander:

Cr³⁺ + 6NH₃ => [Cr (NH₃)₆]³⁺

Den resulterande koordinationsoktaedronen kring krommetallcentret visas nedan:

Observera att laddningen 3+ på krom inte neutraliseras i komplexet. Dess färg är lila, och det är därför oktaedronen representeras med den färgen.

Vissa komplex är mer intressanta, som i fallet med vissa enzymer som samordnar järn-, zink- och kalciumatomer.

- Sönderfall

Sönderdelning är motsatsen till syntes: en förening sönderdelas i ett, två eller tre element eller föreningar.

Till exempel har vi följande tre nedbrytningar:

2HgO (s) => 2Hg (l) + O_två(g)

2H_tvåELLER_två(l) => 2H_tvåO (l) + O_två(g)

H_tvåCO₃(ac) => CO_två(g) + H_tvåO (l)

HgO är en rödaktig fast substans som under värmens verkan sönderdelas i metalliskt kvicksilver, en svart vätska och syre..

Väteperoxid eller väteperoxid sönderdelas, vilket ger flytande vatten och syre.

Och kolsyra, för sin del, sönderdelas i koldioxid och flytande vatten.

En "torrare" sönderdelning är den som lider av metalliska karbonater:

Tjuv₃(s) => CaO (s) + CO_två(g)

Klass vulkan

En sönderdelningsreaktion som har använts i kemiklasser är den termiska nedbrytningen av ammoniumdikromat, (NH₄)_tvåCr_tvåELLER₇. Detta cancerframkallande apelsinsalt (så det måste hanteras med stor försiktighet), brinner för att frigöra mycket värme och producera en grön fast, kromoxid, Cr_tvåELLER₃:

(NH₄)_tvåCr_tvåELLER₇(s) => Cr_tvåELLER₃(s) + 4H_tvåO (g) + N_två(g)

- Förflyttning

Förskjutningsreaktioner är en typ av redoxreaktion där ett element förskjuter ett annat i en förening. Det förskjutna elementet hamnar med att reducera eller få elektroner.

För att förenkla ovanstående visas bilden ovan. Cirklarna representerar ett element. Det observeras att den limegröna cirkeln förskjuter den blåa, kvar på utsidan; men inte bara det, men den blå cirkeln krymper under processen och den limegröna rostar.

Av väte

Till exempel har vi följande kemiska ekvationer för att exponera ovanstående förklarade:

2Al (s) + 6HCl (aq) => AlCl₃(aq) + 3H_två(g)

Zr (s) + 2H_tvåO (g) => ZrO_två(s) + 2H_två(g)

Zn (s) + H_tvåSW₄(ac) => ZnSO₄(ac) + H_två(g)

Vad är det förskjutna elementet för dessa tre kemiska reaktioner? Väte, som reduceras till molekylärt väte, H_två; den går från ett oxidationsnummer på +1 till 0. Observera att metallerna aluminium, zirkonium och zink kan förskjuta väten från syror och vatten; medan koppar, varken silver eller guld, inte kan.

Av metaller och halogener

På samma sätt finns det två ytterligare förskjutningsreaktioner:

Zn (s) + CuSO₄(ac) => Cu (s) + ZnSO₄(ac)

Cl_två(g) + 2Nal (aq) => 2NaCl (aq) + I_två(s)

I den första reaktionen förskjuter zink den mindre aktiva metallkopparen; zink oxideras medan koppar reduceras.

I den andra reaktionen, å andra sidan, förskjuter klor, ett element som är mer reaktivt än jod, det senare i natriumsaltet. Här är det tvärtom: det mest reaktiva elementet reduceras genom oxidering av det förskjutna elementet; därför reduceras klor genom oxiderande jod.

- Gasbildning

I reaktionerna kunde man se att flera av dem genererade gaser, och därför går de också in i denna typ av kemisk reaktion. Likaså betraktas reaktionerna i föregående avsnitt, som av väteförskjutning med en aktiv metall, gasbildningsreaktioner..

Förutom de som redan nämnts släpper metallsulfider till exempel vätesulfid (som luktar som ruttna ägg) när saltsyra tillsätts:

Na_tvåS (s) + 2HCl (aq) => 2NaCl (aq) + H_tvåS (g)

- Metates eller dubbel förskjutning

I metates eller dubbelförskjutningsreaktion är det som sker en förändring av partner utan elektronöverföringar; det vill säga det anses inte vara en redoxreaktion. Som framgår av bilden ovan bryter den gröna cirkeln länken med den mörkblå cirkeln för att länka till den ljusblå cirkeln.

Nederbörd

När interaktionerna mellan en av parterna är tillräckligt starka för att övervinna vätskans solvationseffekt, erhålls en fällning. Följande kemiska ekvationer representerar utfällningsreaktioner:

AgNO₃(aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO₃(ac)

CaCl_två(ac) + Na_tvåCO₃(ac) => CaCO₃(s) + 2NaCl (aq)

I den första reaktionen Cl^- växlar till NEJ₃^- för att bilda silverklorid, AgCl, som är en vit fällning. Och i den andra reaktionen, CO₃^två- växlar till Cl^- för att fälla ut kalciumkarbonat.

Bassyra

Det kanske mest emblematiska av metatsreaktionerna är syra-basneutralisering. Slutligen visas två syra-basreaktioner som exempel:

HCl (aq) + NaOH (aq) => NaCl (aq) + H_tvåO (l)

2HCl (aq) + Ba (OH)_två(ac) => BaCl_två(aq) + 2H_tvåO (l)

OH^- förskjut Cl^- för att bilda vatten och kloridsalter.

Exempel på kemiska reaktioner

Nedan och nedan nämns några kemiska reaktioner med respektive ekvationer och kommentarer..

Förflyttning

Zn (s) + AgNO₃(ac) → 2Ag (s) + Zn (NO₃)_två(ac)

Zink förskjuter silver i nitratsaltet: minskar det från Ag⁺ till Ag. Som ett resultat börjar metalliskt silver att utfällas i mediet, observerat under mikroskopet som silverträd utan löv. Å andra sidan kombineras nitrat med Zn-joner^två+ resulterande för att bilda zinknitrat.

Neutralisering

Tjuv₃(s) + 2HCl (aq) → CaCl_två(ac) + H_tvåO (l) + CO_två(g)

Saltsyra neutraliserar kalciumkarbonatsaltet för att producera ett salt, kalciumklorid, vatten och koldioxid. Kompaniet_två den bubblar och detekteras i vattnet. Denna bubbling erhålls också genom att tillsätta HCl till krita eller äggskal, rik på CaCO₃.

NH₃(g) + HCl (g) → NH₄Cl (s)

I denna andra reaktion neutraliserar HCl-ångorna den gasformiga ammoniaken. Ammoniumkloridsaltet, NH₄Cl, bildas som en vit rök (lägre bild), eftersom den innehåller mycket fina partiklar som är suspenderade i luften.

Dubbel rullning

AgNO₃(aq) + NaCl (aq) → AgCl (s) + NaNO₃(ac)

I en dubbelförskjutningsreaktion sker ett utbyte av "partners". Silver byter partner med natrium. Resultatet är att det nya saltet, silverklorid, AgCl, fälls ut som en mjölkaktig fast substans..

Redox

Det finns otaliga redoxreaktioner. En av de mest imponerande är Barkin Dog:

8 N_tvåO (g) + 4 CS_två(l) → S₈(s) + 4 CO_två(g) + 8 N_två(g)

Den energi som frigörs när de tre stabila produkterna bildas är så mycket att det finns en blåaktig blixt (övre bild) och en rungande ökning av trycket orsakat av de gaser som har uppstått (CO_två och n_två).

Och dessutom åtföljs allt detta av ett mycket högt ljud som liknar en hunds skällande. Svavelproducerat, S₈, täcker rörets inre väggar i gult.

Vilken art reduceras och vilken är oxiderad? Som en allmän regel har elementen oxidationsnummer 0. Därför måste svavlet och kvävet i produkterna vara de arter som fått eller förlorar elektroner..

Svaveloxiderad (förlorade elektroner), eftersom den hade oxidationsnummer -2 i CS_två    (C⁴⁺S_två^två-):

S^två- → S⁰ + 2e^-

Medan kväve reducerades (fick elektroner), eftersom det hade oxidationsnummer +1 i N_tvåO (N_två⁺ELLER^två-):

2N⁺  + 2e → N⁰

Lösta kemiska reaktioner övningar

- Övning 1

Vilket salt fälls ut i följande reaktion i vattenhaltigt medium?

Na_tvåS (ac) + FeSO₄(ac) → ¿?

Som en allmän regel fälls alla sulfider, med undantag av de som bildas med alkalimetaller och ammonium, i vattenhaltigt medium. En dubbel förskjutning inträffar: järn binder till svavel och natrium till sulfat:

Na_tvåS (ac) + FeSO₄(ac) → FeS (s) + Na_tvåSW₄(ac)

- Övning 2

Vilka produkter får vi från följande reaktion?

Stämpel₃)_två + Ca (OH)_två →?

Kalciumhydroxid är inte särskilt lösligt i vatten; men tillsatsen av kopparnitrat hjälper till att solubilisera det eftersom det reagerar och bildar dess motsvarande hydroxid:

Stämpel₃)_två(ac) + Ca (OH)_två(ac) → Cu (OH)_två(s) + Ca (NO₃)_två(ac)

Cu (OH)_två omedelbart igenkännbar som en blå fällning.

- Övning 3

Vilket salt kommer att produceras i följande neutraliseringsreaktion?

Al (OH)₃(s) + 3HCl (aq) → ¿?

Aluminiumhydroxid beter sig som en bas som reagerar med saltsyra. Vid en syrabasneutraliseringsreaktion (Bronsted-Lowry) bildas alltid vatten, så den andra produkten måste vara aluminiumklorid, AlCl₃:

Al (OH)₃(s) + 3HCl (aq) → AlCl₃(aq) + 3H_tvåELLER

Den här gången AlCl₃ utfälls inte eftersom det är ett salt (till viss del) lösligt i vatten.

Referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
3. Ana Zita. (18 november 2019). Kemiska reaktioner. Återställd från: todamateria.com
4. Kashyap Vyas. (23 januari 2018). 19 Häftiga kemiska reaktioner som bevisar att vetenskap är fascinerande. Återställd från: interestingengineering.com
5. BeautifulChemistry.net (s.f.). Reaktion. Återställd från: beautifulchemistry.net
6. Wikipedia. (2019). Kemisk reaktion. Återställd från: en.wikipedia.org