Reakcja chemiczna
Reakcja chemiczna - zjawisko w czasie których z jednego rodzaju materii powstaje inny rodzaj. Przemiany fizyczne - zjawiska w czasie których rodzaj materii nie ulega zmianie, a zmieniają się właściwości. Reakcje syntezy - reakcje w czasie których z co najmniej dwóch substancji powstaje 1 produkt. 2Cu+O2->2CuO. Reakcje rozkładu - reakcje w których z jednej substancji powstają co najmniej dwie nowe substancje. Cu(OH2)->CuO+H2O. Egzo energetyczne - energia zew. układu jest większa od energii wew. produktu, zachodzi wydzielanie energii. Endoenergetyczne - energia wew. układu wzrasta, energii musimy dostarczyć z otoczenia. Szybkość reakcji - nazywamy zmianą stężenia substratu lub produktu w jednostce czasu. Zależy ona od: rodzaju substratów, stężenia substratu, temperatury, ciśnienia. Stopień utlenienia - wskazuje ile ładunków dodatnich lub ujemnych można przypisać atomowi danego pierwiastka przy założeniu że tworzy on z atomami drugiego pierwiastka tylko wiązania jonowe.
Reguły - pierw. w stanie wolnym ma 0, suma SU wszystkich atomów w cząsteczce jest równa 0, suma stopni utleniania atomów wchodzących w skład jonu złożonego jest równa ładunkowi tego jony, SU pierwiastka w jonie prostym jest równy jego ładunkowi, fluor = -1, tlen = -2 nadtlenki -1, fluorek tlenu +2, wodór=+1 wodorki metali = -1. Reakcje utlenienia - reakcje w czasie których zwiększa się SU i oddają elektrony. Reakcje redukcji - zmniejszenie Su, i przyjmowanie elektronów. Mol - jednostka liczebności substancji, która zawiera tyle samo at. jonu cząsteczek, ile at. węgla zawartych jest w 12gr tego pierwiastka (12C). Masa molowa - jest masą atomów jonów cząsteczek wyrażana w g/mol lub g*mol-1. Prawo zachowania masy - w układzie zamkniętym ogólna masa produktów powstających w dowolnej reakcji chemicznej jest równa masie substratów użytych do reakcji czyli masa układzie zamkniętego, w którym przebiegają reakcje pozostaje stała. Masa substratów = masa produktów. Gaz doskonały - to taka substancja której cząstki traktowane są jako punkty materialne. Brak jest jakichkolwiek oddziaływań między cząsteczkami.
Rodzaje reakcji chemicznych
Reakcje chemiczne - przemiany jednych substancji chemicznych w inne, które mają odmienne właściwości. W trakcie reakcji chemicznych substraty przemieniają się w produkty.
Reagent - substancja biorąca udział w reakcji chemicznej. Nazwa odnosząca się zarówno do substratów jak i do produktów.
Reakcja analizy- reakcja chemiczna, w której substancja złożona rozkłada się na substancje prostsze. Przykładem reakcji analizy może być termiczny rozkład tlenku rtęci(II):
2 HgO 2 Hg + O2
Reakcja syntezy - reakcja chemiczna, w której z prostych substancji powstaje substancja bardziej złożona. Przykładem reakcji syntezy jest reakcja wodoru z tlenem prowadząca do powstania wody:
2 H2 + O2 2 H2O
Reakcja wymiany - reakcja chemiczna, w której wymianie ulegają atomy lub grupy atomów. Reakcje te dzielimy umownie na reakcje wymiany pojedynczej, np:
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
i podwójnej, np:
BaCl2 + K2SO4 BaSO4 + 2 KCl
Reakcja odwracalna - reakcja chemiczna, która może przebiegać w obie strony, tzn. w stronę powstawania produktów i jednocześnie w stronę powstawania substratów podczas rozpadu produktów. W zapisie reakcji odwracalnej stosujemy dwie strzałki skierowane w prawo i w lewo. Wiele reakcji chemicznych jest odwracalnych, a w mieszaninie poreakcyjnej występują zarówno substraty jak i produkty w stężeniach określonych stałą równowagi. Reakcje, w których jeden z produktów opuszcza środowisko reakcji, np. wydziela się w postaci gazu lub wytrąca w postaci osadu, są w praktyce nieodwracalne.
Reakcja przyłączenia - (przyłączenie, addycja), reakcja syntezy polegająca na łączeniu się dwóch cząsteczek organicznych w jedną, zachodząca ze zmniejszeniem krotności wiązania wielokrotnego. Związkami ulegającymi łatwo takiej reakcji są węglowodory nienasycone.
CH2=CH2 + HCl CH3 -CH2Cl
CH=CH + Cl2 CHCl=CHCl
Reakcja podstawienia - (podstawienie, substytucja), reakcja wymiany atomu lub grupy atomów obecnych w cząsteczce na inny atom lub grupę atomów. Związkami, które łatwo ulegają reakcji podstawienia są alkany i węglowodory aromatyczne.
C2H6 + Cl2 C2H5Cl + HCl
Przy podstawianiu związków aromatycznych rozróżnia się podstawniki I i II rodzaju. Podstawnikiem I rodzaju jest atom lub grupa atomów zlokalizowana przy pierścieniu benzenowym, która kieruje następny podstawnik w pozycję para i w mniejszym stopniu orto. Typowymi podstawnikami I rodzaju są atomy fluorowców, grupy alkilowe oraz grupa aminowa i hydroksylowa. Podstawnikiem II rodzaju jest atom lub grupa atomów zlokalizowana przy pierścieniu benzenowym, która kieruje następny podstawnik w położenie meta. Typowymi podstawnikami II rodzaju są grupy: karboksylowa, nitrowa i sulfonowa.
Reakcje równoległe - reakcje, w których z substratów jednocześnie mogą powstawać różne produkty. Ta z reakcji równoległych, która przeważa nazywa się reakcją główną (w jej wyniku powstaje produkt główny), pozostałe są reakcjami ubocznymi (w ich wyniku powstają produkty uboczne).
Reakcja barwna- reakcja chemiczna, w której powstające produkty są barwne. Zmiana barwy podczas takiej reakcji może być wykorzystywana w analizie chemicznej, zarówno jakościowej, jak i ilościowej.
Reakcja eliminacji - (eliminacja), reakcja odwrotna do reakcji przyłączenia, podczas której zachodzi powiększenie krotności wiązania. Przykładem związków, które ulegają reakcji eliminacji są alkohole. W związkach tych eliminacja cząsteczki wody prowadzi do powstania alkenów.
CH3-CH2-CH2-OH CH3-CH=CH2 + H2O
Reakcje łańcuchowe
1. wieloetapowa reakcja chemiczna, w której produkt jednego etapu staje się substratem dla etapu następnego. Przykładem takiej reakcji jest podstawianie metanu chlorem.
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl
CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl
2. reakcja jądrowa, wywoływana neutronami. Polega na rozszczepieniu ciężkich jąder atomowych i rozwija się samorzutnie, ponieważ w każdym akcie rozszczepienia wyzwala się kilka swobodnych neutronów, które wywołują rozszczepienie kolejnych jąder. Warunkiem wystąpienia reakcji łańcuchowej jest przekroczenie określonej ilości materiału rozszczepialnego zwanej masą krytyczną. Reakcja łańcuchowa może być prowadzona w sposób kontrolowany (reaktor jądrowy) lub niekontrolowany (bomba atomowa).
Reakja Hilla - wytwarzanie tlenu w trakcie fotolizy wody przez wyizolowane chloroplasty lub ich fragmenty, które zachodzi w obecności sztucznego akceptora (np. cyjanożelazianu potasu) i jest zależne od światła.
Reakcja Wurtza - (synteza Wurtza), ogólna metoda otrzymywania alkanów, polegająca na reakcji metalicznego sodu na fluorowcopochodne alkilowe.
2 R-X + 2 Na R-R + 2 NaX
Jeżeli w reakcji biorą udział różne pochodne alkilowe
R - X i R ' X
obok produktu R-R' otrzymuje się produkty uboczne
R - R i R' - R'
Odmianą tej reakcji jest reakcja Fittiga, w której otrzymujemy pochodne aromatyczne.
Reakcja Cannzzizaro - reakcja charakterystyczna dla aldehydów (szczególnie aromatycznych) nie mających atomów wodoru przy atomie węgla a w stosunku do grupy aldehydowej. Polega na reakcji dysproporcjonowania (częściowego utlenienia do kwasu karboksylowego i częściowej redukcji do alkoholu) aldehydu. Reakcja Cannizzaro przebiega w środowisku zasadowym.