Władysław Walkowiak - Chemia Ogółna WPC 1002w

III. REAKCJE CHEMICZNE

1. Proces chemiczny a reakcja chemiczna

Przykłady:

spalanie węgla - proces chemiczny,

topnienie lodu - proces fizyczny.

Proces chemiczny → reakcja chemiczna

Przykład:

1C + 1O2 = 1CO2

Ten zapis reakcji można uprościć:

C + O2 = CO2

Musimy również dodatkowo podać efekt cieplny tej reakcji:

C + O

∆Ηθ

2 = CO2

= - 394 kJ/mol

∆Hθ = standardowa entalpia reakcji = efekt cieplny reakcji przy p = const. w temp. 298 K

Rozdział III. Reakcje chemiczne

1 / 10

Władysław Walkowiak - Chemia Ogółna WPC 1002w

2. Co wiemy z zapisu reakcji chemicznej?

O czym mówi reakcja:

- informacja na temat substratów i produktów,

- informacja na temat współczynników

stechiometrycznych,

- informacja na temat efektu energetycznego

(cieplnego)

O czym nie mówi reakcja:

- szybkość reakcji,

- mechanizm reakcji,

- wydajność reakcji (stopień przereagowania).

Rozdział III. Reakcje chemiczne

2 / 10

Władysław Walkowiak - Chemia Ogółna WPC 1002w

3. Definicja reakcji chemicznej

Jest to proces, w którym z atomów, jonów lub cząsteczek

substancji

wyjściowych

(substratów)

powstają atomy, jony lub cząsteczki produktów.

W reakcji chemicznej ma miejsce niszczenie jednych

wiązań, a tworzenie innych.

Często reakcji towarzyszą zmiany w zewnętrznych (walencyjnych) powłokach elektronowych.

Rozdział III. Reakcje chemiczne

3 / 10

Władysław Walkowiak - Chemia Ogółna WPC 1002w

4. Elementarne prawa rządzące reakcjami

chemicznymi

a) Prawo zachowania masy

Suma mas substratów jest równa sumie mas produktów

H2 + Cl2 = 2HCl

υH = -1,

2

υCl = -1,

2

υHCl = +2,

υ

⋅M

+ υ

⋅M

+ υ

⋅M

= 0

HCl

HCl

H

2

H 2

Cl 2

Cl 2

Συi Mi = 0

υ - współczynnik stechiometryczny

Rozdział III. Reakcje chemiczne

4 / 10

Władysław Walkowiak - Chemia Ogółna WPC 1002w

b) Prawo stosunków stałych

Pierwiastki chemiczne reagują ze sobą w stałych,

ściśle określonych stosunkach ilościowych

(stechiometrycznych)

1C + 1 O2 = 1 CO2

12,011 g

31,998 g

1,00 j.w

x j.w

x = 31,998 / 12,011 = 2,6640 j.w.

Każdy związek chemiczny ma stały i niezmienny

skład ilościowy

Odstępstwa - związki niestechiometryczne

Rozdział III. Reakcje chemiczne

5 / 10

Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna, kurs 1002w 5. Podział reakcji chemicznych

a) Ze względu na ilość reagentów

Syntezy

S + O2 = SO2

Rozkładu

CaCO3 = CaO + CO2

Wymiany

SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO

b) Ze względu na ilość faz

Homogeniczne: NaOH + HCl = NaCl + H2O

czyli

H+ + OH- = H2O

Heterogeniczne: C + O2 = CO2

C(s) + O2(g) = CO2(g)↑

c) Ze względu na rodzaj reagentów

Jonowe H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl

2H+ + SO 2-

4

+ Ba2+ + 2Cl- = BaSO4 + 2H+ + 2Cl

czyli Ba2

2-

(w) + SO 4 (w) = BaSO4↓(s)

Cząsteczkowe

2SO2 + O2 = 2SO3

2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g)

6 / 10

Rozdział III. Reakcje chemiczne

Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna, kurs 1002w Rodniki są to bardzo aktywne atomy (lub grupy atomów) mające niesparowane elektrony. Są bardzo nietrwałe.

Rodniki

najczęściej

powstają

pod

wpływem

promieniowania elektromagnetycznego.

Reakcje rodnikowe przebiegają z udziałem rodników.

Przykładem

reakcji

rodnikowej

jest

fotosynteza

chlorowodoru:

H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)

Ta reakcja zachodzi z udziałem rodników powstających pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego:

Cl2 + hυ = 2Cl—

H2 + hυ = 2H—

Cl2 + H— = HCl + Cl—

H2 + Cl— = HCl + H—

Cl— + H— = HCl

H— i Cl— oznaczają rodniki

7 / 10

Rozdział III. Reakcje chemiczne

Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna, kurs 1002w d) Reakcje egzo- (∆Ηθ < 0) i endotermiczne (∆Ηθ > 0) Przykłady:

C + O2 = CO2

∆Ηθ = -394 kJ/mol

Ag2O = 2Ag + 1/2O2 ∆Ηθ = +30 kJ/mol

Uwaga:

Efekt cieplny reakcji chemicznej << efekt reakcji jądrowej

* Energia chemiczna (np. synteza CO2) na 1 mol 4⋅102 kJ

* Energia wiązania 1 mola nukleonów w jądrze wynosi 7⋅108 kJ

e) Zmiana stopnia utlenienia - reakcje utleniająco-redukcyjne

Czy te reakcje są utleniająco – redukcyjne?

1.

S + O2 = SO2

TAK

2.

Cu2+ + S2- = CuS

NIE

3.

CaO + H2O = Ca(OH)2

NIE

4.

Zn + 2H+ = Zn2+ + H2

TAK

8 / 10

Rozdział III. Reakcje chemiczne

Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna, kurs 1002w Ile dotychczas odkryto reakcji chemicznych?

Patrz strona internetowa:

http://www.cas.org./expertise/cascontent/casreact.html

9 / 10

Rozdział III. Reakcje chemiczne

Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna, kurs 1002w

CASREACT® - answers your chemical reactions questions

Benefit to you

•

When you need answers to chemical reaction questions, search CASREACT. CASREACT gives you immediate access to precise, dependable, and timely information on synthetic organic research, including organometallics, natural products, and biocatalyzed reactions.

•

You can find information concerning reaction conditions, yields and catalysts.

•

CASREACT can help answer questions such as finding different reactions producing the same product, uses or applications of a particular catalyst, and various ways to carry out specific functional group transformations.

Content

CASREACT, produced by CAS, contains:

•

More than 13 million single - and multi-step reactions - 5/07

•

More than 600,000 records from journal articles and patents with reaction information Coverage

•

1840 to the present

•

CASREACT contains reaction information from the millions of published journal articles and patent documents selected for inclusion in Chemical Abstracts TM (CA)

Update frequency

•

CAS adds approximately 600-1,300 new reactions each week Sample record

Koniec rozdziału III-go.

10 / 10

Rozdział III. Reakcje chemiczne