kemijska reakcija

Kemija

2022

Objašnjavamo što je kemijska reakcija, vrste koje postoje, njihovu brzinu i druge karakteristike. Također, fizikalne i kemijske promjene.

Kemijske reakcije mijenjaju molekularni sastav tvari.

Što je kemijska reakcija?

Kemijske reakcije (također tzv kemijske promjene ili kemijske pojave) su termodinamički procesi transformacije materija. Dvije ili više njih sudjeluju u tim reakcijama tvari (reagensi ili reaktanti), koji se značajno mijenjaju u procesu, a mogu se potrošiti ili otpustiti Energija generirati dvije ili više tvari tzv proizvodi.

Svaka kemijska reakcija podvrgava tvar kemijskoj transformaciji, mijenjajući njezinu strukturu i molekularni sastav (za razliku od Fizičke promjene koje utječu samo na njegov oblik ili Stanje agregacije). Kemijske promjene općenito proizvode nove tvari, drugačije od onoga što smo imali na početku.

Kemijske reakcije mogu se dogoditi spontano u prirodi (bez ljudske intervencije), ili ih također mogu proizvesti ljudi u laboratoriju u kontroliranim uvjetima.

Mnogi materijali koje svakodnevno koristimo dobiveni su industrijski od jednostavnijih tvari kombiniranih jednom ili više kemijskih reakcija.

Fizičke i kemijske promjene tvari

Fizičke promjene tvari su one koje mijenjaju njezin oblik bez promjene sastava, odnosno bez modifikacije vrste tvari o kojoj je riječ.

Ove promjene imaju veze s promjenama u agregacijskom stanju tvari (čvrsta, tekućina, plinoviti) i druga fizička svojstva (boja, gustoća, magnetizam, itd).

Fizičke promjene su obično reverzibilne jer mijenjaju oblik ili stanje tvari, ali ne i njezin sastav. Na primjer, prilikom vrenja Voda Tekućinu možemo pretvoriti u plin, ali dobivenu paru još uvijek čine molekule vode. Ako zamrznemo vodu, ona prelazi u čvrsto stanje, ali je kemijski i dalje ista tvar.

Kemijske promjene mijenjaju distribuciju i vezivanje atoma materije, postižući da se kombiniraju na drugačiji način, čime se dobivaju tvari različite od početnih, iako uvijek na isti proporcijaBudući da se materija ne može stvoriti ili uništiti, samo transformirati.

Na primjer, ako reagiramo s vodom (H2O) i kalijem (K), dobit ćemo dvije nove tvari: kalijev hidroksid (KOH) i vodik (H2). Ovo je reakcija koja inače oslobađa puno energije i stoga je vrlo opasna.

Karakteristike kemijske reakcije

Kemijske reakcije su općenito nepovratni procesi, odnosno uključuju nastanak ili uništavanje kemijske veze između molekule reagensa, generirajući gubitak ili dobitak energije.

U kemijskoj reakciji materija se duboko transformira, iako se ponekad ta rekompozicija ne može vidjeti golim okom. Ipak, udjeli reaktanata se mogu mjeriti, što se rješava stehiometrijom.

S druge strane, kemijske reakcije stvaraju određene produkte ovisno o prirodi reaktanata, ali i o uvjetima u kojima se reakcija odvija.

Drugo važno pitanje u kemijskim reakcijama je brzina kojom se one odvijaju, budući da je kontrola njihove brzine ključna za njihovu upotrebu u industrija, medicina itd. U tom smislu postoje metode za povećanje ili smanjenje brzine kemijske reakcije.

Primjer je korištenje katalizatora, tvari koje povećavaju brzinu kemijskih reakcija. Te tvari ne sudjeluju u reakcijama, one samo kontroliraju brzinu kojom se one događaju. Postoje i tvari koje se nazivaju inhibitori, koje se koriste na isti način, ali izazivaju suprotan učinak, odnosno usporavaju reakcije.

Kako je predstavljena kemijska reakcija?

Kemijske reakcije su predstavljene kemijskim jednadžbama, tj. formule u kojem su opisani reagensi koji sudjeluju i dobiveni produkti, često ukazujući na određene uvjete svojstvene reakciji, kao što su prisutnost topline, katalizatora, svjetlosti itd.

Prvu kemijsku jednadžbu u povijesti sastavio je 1615. Jean Begin, u jednoj od prvih rasprava o kemija, the tirocinij Chymicum. Danas su one uobičajene nastave i zahvaljujući njima lakše vizualiziramo što se događa u određenoj reakciji.

Opći način predstavljanja kemijske jednadžbe je:

Gdje:

  • A i B su reaktanti.
  • C i D su proizvodi.
  • do, b, c Y d su stehiometrijski koeficijenti (to su brojevi koji označavaju količinu reaktanata i produkata) koji se moraju prilagoditi tako da u reaktantima i u produktima bude ista količina svakog elementa. Na taj je način ispunjen Zakon očuvanja mase (koji utvrđuje da je masa niti se stvara niti uništava, samo se preobražava).

U kemijskoj reakciji atomi se preuređuju u nove tvari.

Vrste i primjeri kemijskih reakcija

Kemijske reakcije mogu se klasificirati prema vrsti reaktanata koji reagiraju. Na temelju toga mogu se razlikovati anorganske kemijske reakcije i organske kemijske reakcije. Ali prvo, važno je znati neke od simbola koji se koriste za predstavljanje ovih reakcija kroz kemijske jednadžbe:

Anorganske reakcije. Uključiti anorganski spojevi, a mogu se klasificirati na sljedeći način:

  • Prema vrsti transformacije.
    • Reakcije sinteze ili adicije. Dvije tvari se kombiniraju da bi rezultirale različitom tvari. Na primjer:
    • Reakcije razgradnje. Tvar se raspada na svoje jednostavne komponente, ili jedna tvar reagira s drugom i raspada se na druge tvari koje sadrže njezine komponente. Na primjer:
    • Reakcije premještanja ili supstitucije. Spoj ili element zauzima mjesto drugog u spoju, zamjenjujući ga i ostavljajući ga slobodnim. Na primjer:
    • Reakcije dvostruke supstitucije. Dva reaktanta izmjenjuju spojeve ili kemijski elementi istovremeno. Na primjer:
  • Prema vrsti i obliku razmijenjene energije.
    • Endotermne reakcije. Toplina se apsorbira tako da može doći do reakcije. Na primjer:
    • Egzotermne reakcije. Toplina se odaje kada dođe do reakcije. Na primjer:
    • Endoluminozne reakcije. Potreban svjetlo da dođe do reakcije. Na primjer: fotosinteza.
    • Exoluminous reakcije. Svjetlo se ispušta kada dođe do reakcije. Na primjer:
    • Endoelektrične reakcije. Potreban električna energija da dođe do reakcije. Na primjer:
    • Egzoelektrične reakcije. Električna energija se oslobađa ili stvara kada dođe do reakcije. Na primjer:

  • Prema brzini reakcije.
    • Spore reakcije Količina potrošenih reagensa i količina nastalih proizvoda u određenom vremenu je vrlo mala. Na primjer: oksidacija željeza. To je spora reakcija, koju svakodnevno viđamo kod željeznih predmeta koji su zahrđali. Da ova reakcija nije spora, ne bismo imali vrlo stare željezne strukture u današnjem svijetu.
    • Brze reakcije. Količina potrošenih reagensa i količina nastalih proizvoda u određenom vremenu je velika. Na primjer: reakcija natrija s vodom je reakcija koja je, osim što se odvija brzo, vrlo opasna.
  • Prema vrsti uključene čestice.
    • Reakcije kiselo-bazne. Prebacuju se protona (H +). Na primjer:
    • Reakcije oksidacije-redukcije. Prebacuju se elektrona. U ovoj vrsti reakcije moramo pogledati oksidacijski broj uključenih elemenata. Ako se oksidacijski broj elementa povećava, on se oksidira, ako se smanjuje, smanjuje se. Na primjer: u ovoj reakciji željezo se oksidira, a kobalt se reducira.
  • Prema smjeru reakcije.
    • Reverzibilne reakcije. Oni idu u oba smjera, odnosno proizvodi mogu ponovno postati reaktanti. Na primjer:
    • Nepovratne reakcije. Javljaju se samo u jednom smislu, odnosno reaktanti se pretvaraju u produkte i ne može doći do suprotnog procesa. Na primjer:

Organske reakcije. Oni uključuju organske spojeve, koji su povezani s osnovom života. Oni ovise o vrsti organskog spoja za njihovu klasifikaciju, budući da svaka funkcionalna skupina ima niz specifičnih reakcija. Na primjer, alkani, alkeni, alkini, alkoholi, ketoni, aldehidi, eteri, esteri, nitrili itd.

Neki primjeri reakcija organskih spojeva su:

  • Halogeniranje alkana. Vodik alkana je zamijenjen odgovarajućim halogenom.
  • Izgaranje alkana. Alkani reagiraju s kisikom dajući ugljični dioksid i vodu. Ova vrsta reakcije oslobađa veliku količinu energije.
  • Halogeniranje alkena. Dva vodika prisutna na ugljiku koji tvore dvostruku vezu su zamijenjena.
  • Hidrogenacija alkena. Dvostrukoj vezi dodaju se dva vodika, čime nastaje odgovarajući alkan. Ova reakcija se događa u prisutnosti katalizatora kao što su platina, paladij ili nikal.

Važnost kemijskih reakcija

I fotosinteza i disanje primjeri su kemijskih reakcija.

Kemijske reakcije temeljne su za postojanje i razumijevanje svijeta kakvog ga poznajemo. Promjene koje materija prolazi u prirodnim ili umjetnim uvjetima (i koje često stvaraju vrijedne materijale) samo su jedan primjer. Najveći dokaz važnosti kemijskih reakcija je sam život, u svim njegovim izrazima.

Postojanje od živa bića svih vrsta moguće je samo zahvaljujući reakcijskom kapacitetu materije, koja je omogućila prvim staničnim oblicima života da razmjenjuju energiju s okolinom putem metaboličkih puteva, odnosno nizova kemijskih reakcija koje su dale više korisne energije nego što je bila potrošena.

Na primjer, u našem svakodnevnom životu disanje Sastoji se od više kemijskih reakcija, koje su također prisutne u fotosinteza od bilje.

Brzina kemijske reakcije

Kemijske reakcije zahtijevaju određeno vrijeme za odvijanje, koje varira ovisno o prirodi reaktanata i okolišu u kojem se reakcija događa.

Čimbenici koji utječu na brzinu kemijskih reakcija općenito su:

  • Porast temperature Visoke temperature nastoje povećati brzinu kemijskih reakcija.
  • Povećan pritisak. Povećanje tlaka obično povećava brzinu kemijskih reakcija. To se općenito događa kada reagiraju tvari koje su osjetljive na promjene tlaka, kao što su plinovi. U slučaju tekućina i krutih tvari, promjene tlaka ne uzrokuju značajne promjene u brzini njihovih reakcija.
  • Stanje agregacije u kojem se nalaze reagensi. Čvrste tvari imaju tendenciju da reagiraju sporije od tekućina ili plinova, iako će brzina također ovisiti o reaktivnosti svake tvari.
  • Korištenje katalizatora (tvari koje se koriste za povećanje brzine kemijskih reakcija). Te tvari ne sudjeluju u reakcijama, one samo kontroliraju brzinu kojom se one događaju. Postoje i tvari koje se nazivaju inhibitori, koje se koriste na isti način, ali izazivaju suprotan učinak, odnosno usporavaju reakcije.
  • Svjetlosna energija (Svjetlo). Neke kemijske reakcije se ubrzavaju kada se na njih obasjava svjetlost.
  • Koncentracija reagensa. Većina kemijskih reakcija događa se brže ako imaju visoku koncentraciju svojih reagensa.
!-- GDPR -->