Классификация химических реакций

Все многообразие химических процессов можно разделить на два типа

1. Реакции, протекающие без изменения степени окисления элементов, входящих в состав реагирующих веществ.

Например:

а) Ca(OH)₂ + 2CO₂ = Ca(HCO₃)₂реакция соединения;

б) NaOH + HCl = NaСl+H₂O реакция обмена;

в) CaCO₃ = CaO + CO₂ реакция разложения.

Сохранение степени окисления показывает, что электронные оболочки атомов в реакциях данного типа претерпевают незначительные изменения.

Ни один из атомов или ионов не теряет и не приобретает электронов. Такие реакции называются электростатическими.

2. Реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления элементов, входящих в состав реагирующих веществ:

а) все реакции замещения:

Zn⁰+H₂¹⁺SO₄= Zn²⁺SO₄+H₂⁰;

б) реакции соединения, в которых участвует хотя бы одно простое вещество:

Fe⁰+S⁰= Fe²⁺S^2-,

2 FeCl₂+Cl₂= 2 FeCl₃ ;

в) реакции разложения, когда требуется хотя бы одно простое вещество:

2Ag⁺₂O = 4Ag+O₂

и многие другие реакции, например,

Mn⁴⁺O₂+4HСl^-1= Mn²⁺Cl₂+Cl₂⁰+2H₂O .

Изменение степени окисления связано с потерей или приобретением электронов. Поэтому реакции данного типа называются электронно-динамическими.

Современная классификация – по донорно-акцепторному механизму:

а) электрон-донорно-акцепторные – это окислительно-восстанови-тельные реакции;

б) протон-донорно-акцепторные – кислотно-основное взаимодействие по Бренстеду-Лоури;

в) партикуло-донорно-акцепторные – реакции комлексообразования

Все химические реакции, в которых электроны переходят от одного вещества или его части к другому веществу или к другой части одного и того же вещества, называются окислительно-восстановительными, или red -ox (редокс) процессами.

Окисление - потеря электронов, т. е. повышение степени окисления Окилитель присоединяет электроны, сам восстанавливается, понижает свою степень окисления

Восстановление - приобретение электронов, т. е. понижение степени окисления Восстановитель отдает электроны, сам окисляется, повышает своею степень окисления

Любому веществу - окислителю (ox₁) соответствует восстановленная форма (red₁), а восстановителю (red₂)–окисленная форма (ox₂), вместе они образуют сопряженную окислительно-восстановительную пару (полуреакцию):

Сложение обеих полуреакций позволяет записать в общем виде окислительно-восстановительную реакцию:

Окислительно-восстановительные реакции делятся на два типа:

1). Межмолекулярные реакции – протекают с изменением степени окисления атомов в разных молекулах; обмен электронами в этих реакциях происходит между различными атомами или молекулами

2KMnO₄ + 5K₂SO₃ + 3H₂SO₄ ® 2MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 3H₂O .

Частный случай межмолекулярных реакции – реакции конпропорционирования, в которых окислитель и восстановитель – один и тот же элемент, но в разных степенях окисления:

3MnSO₄ + 2KMnO₄ + 2H₂O ® 5MnO₂ + 2KHSO₄ + H₂SO₄ .

2). Ввнутримолекулярные реакции – протекают с изменением степеней окисления атомов в одной и той же молекуле (внутримолекулярные реакции протекают, как правило, при термическом разложении веществ, содержащих окислитель и восстановитель):

(NH₄)₂Cr₂O₇ ® N₂ + Cr₂O₃ + 4H₂O .

Здесь атомы хрома восстанавливаются (+6 ® +3), а азота - окисляются (-3 ® 0).

Частный случай внутримолекулярных реакций – реакции диспропорционирования (самоокисления – самовосстановления) - окислительно-восстановительные реакции, в которой один элемент одновременно повышает и понижает степень окисления:

3Cl₂ + KOH ® 5KCl + KСlO₃ + 3H₂O .

Соединения, содержащие атомы элементов с максимальной степенью окисления, могут быть только окислителями за счет этих атомов, т.к. они уже отдали все свои валентные электроны и способны только принимать электроны. Максимальная степень окисления атома элемента равна номеру группы в периодической таблице, к которой относится данный элемент. Соединения, содержащие атомы элементов с минимальной степенью окисления, могут служить только восстановителями, поскольку они способны лишь отдавать электроны, потому что внешний энергетический уровень у таких атомов завершен восемью электронами. Минимальная степень окисления у атомов металлов равна 0, для неметаллов - (n–8) (где n- номер группы в периодической системе). Соединения, содержащие атомы элементов с промежуточной степенью окисления, могут быть и окислителями, и восстановителями, в зависимости от партнера, с которым взаимодействуют, и от условий реакции.

Таблица 14.1 - Важнейшие восстановители и окислители

Восстановители

Окислители

а) металлы, водород, уголь; б) анионы, где элемент имеет отрицательную степень окисления:^- - галогеноводородные кислоты и их соли, сероводород H₂S; в) анионы и катионы, где центральный атом имеет промежуточную степень окисления и его можно еще окислить – окись углерода (II) CO, оксид серы (IV) SO₂, сернистая кислота H₂SO₃ и ее соли, катионы металлов в низших степенях окисления: SnCl₂, FeCl₂, MnSO₄, Cr₂(SO₄)₃ , азотистая кислота HNO₂, оксид азота(II) NO; г) аммиак NH₃; д) гидразин NH₂NH₂; е) катод при электролизе.

а) электроотрицательные элементы – галогены, кислород; б) вещества, содержащие элементы в высшей степени окисления – перманганат калия KMnO₄ , бихромат калия K₂Cr₂O₇, хромат калия K₂CrO₄, азотная кислота HNO₃, серная кислота H₂SO₄ конц,. оксид меди(II) CuO, оксид свинца(IV) PbO₂, оксид серебра Ag₂O, хлорид железа(III) FeCl₃, бертоллетова соль KClO₃, хлорид железа(III) FeCl₃; в) вещества, содержащие элементы в промежуточной степени окисления – . оксид марганца IV MnO₂, пероксид водорода H₂O₂, азотистая кислота HNO₂; г) анод при электролизе.

<123 4 5 6 7 >

Дата добавления: 2015-08-08; просмотров: 1113;