Химические реакции. Химическая реакция рассматривается как процесс, приводящий к качественным изменениям в системе.

Химическая реакция рассматривается как процесс, приводящий к качественным изменениям в системе.

Примем следующую обобщенную форму записи химической реакции:

n₁A₁+n₂A₂+¼+n_iA_i+¼=n₁`A<sub>1</sub>`+n₂`A<sub>2</sub> `+¼+n_j `A<sub>j</sub> `+¼ (2 - 1)

В уравнении (2 - 1) использованы следующие обозначения:

A₁,A₂,¼,A_i,¼,A₁`,A<sub>2</sub>`,¼,A_j`,¼ - символы веществ, вступающих в реакцию и образующихся в ходе реакции (объединенное название - участники реакции),

n₁,n₂,¼n_i,¼n₁`,n<sub>2</sub>`,¼n_j`,¼ - стехиометрические коэффициенты.

Записываемые в левой части равенства вещества принимаются вступающими в реакцию и часто называются исходными веществами. Другое их название - реактанты.

Вещества, записываемые в правой части равенства, считаются образующимися в результате реакции. Для них используются названия: конечные веществаили продукты реакции.

При проведениитермодинамических расчетов часто записывают реакции, которые реально не могут быть осуществлены. В качестве примера проведем реакцию получения анилина в результате прямого взаимодействия бензола с аммиаком:

C₆H₆ + NH₃ = C₆H₅NH₂ + H₂.

Воображаемое проведение реакций, в том числе и реально невозможных, является одной из особенностей использования термодинамических методов.

Термодинамические расчеты принято проводить для реакции в целом и на 1 моль выбранного вещества. В первом случае количества реагирующих веществ, выражаемых в молях, равны стехиометрическим коэффициентам. Например, расчеты в целом для реакции

2H₂ + O₂ = 2H₂O

проводятся из условия, что в реакцию вступают 2 моль водорода и 1 моль кислорода, а в результате реакции образуется 2 моль воды. При расчетах на 1 моль выбранного вещества могут применяться дробные стехиометрические коэффициенты. В частности, для расчетов, связанных с образованием 1 моль воды, эта же реакция должна быть записана следующим образом:

H₂ + 1/2O₂ = H₂O.

Приведем еще один пример. Для расчетов, связанных с получением 1 моль оксида алюминия из металлического алюминия и кислорода, эта реакция должна быть записана следующим образом:

2Al + 3/2O₂ = Al₂O₃ .

Наиболее часто расчеты на 1 моль выбранного вещества проводятся для реакций образования и реакций сгорания.

Реакциями образованияназываются реакции (в том числе и воображаемые, т.е. проводимые мысленно), приводящие к получению 1 моль данного вещества из простых веществ. Покажем еще несколько примеров реакций образования:

2Na + S + 2O₂ = Na₂SO₄,

Fe + 3/2Cl₂ = FeCl₃,

2Na + 1/2H₂ + P + 2O₂ = Na₂HPO₄.

Реакциями сгоранияназываются реакции, относящиеся обычно к взаимодействию органических соединений с кислородом и приводящие к их окислению до CO₂ и H₂O. Приведем примеры реакций сгорания:

C₄H₁₀ + 13/2O₂ = 4CO₂ + 5H₂O,

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O.

В реакциях сгорания соединений, содержащих азот, серу, галогены, конечными продуктами, кроме диоксида углерода и воды, принимаются соответственно N₂, SO₂, и HF, HCl, HBr и т.д. Например:

C₆H₅NH₂ +31/4O₂ = 6CO₂ + 7/2H₂O + 1/2N₂,

ClCH₂COOH + 3/2O₂ = 2CO₂ + H₂O + HCl,

C₂H₅SH +9/2 O₂ = 2CO₂ + 3H₂O + SO₂.

Агрегатное состояние вещества чаще всего указывают с помощью нижнего индекса.

В реакциях

C₆H₅NH₂(ж) + 31/4O₂(г) = 6CO₂(г) + 7/2H₂O(ж) + 1/2N₂(г)

Zn(кр) +1/2O₂(г) = ZnO(кр)

анилин и вода являются жидкостями, кислород, диоксид углерода и азот - газами, а цинк и оксид цинка - твердыми кристаллическими веществами.

В некоторых случаях кристаллическую природу твердого вещества установить крайне трудно. В связи с этим указывают, что просто вещество находится в твердом состоянии, используя символ _(тв). Если же вещество имеет несколько кристаллических модификаций, то указывают, какая именно принимает участие в данной реакции.