Реакции, протекающие в неоднородной среде, называются... Типы реакций в химии

Вся современная химия занимается не чем иным, как изучением условий взаимодействия веществ между собой или, говоря научным языком, различных типов химических реакций. Одно из главных свойств материи – это движение. Феномен появления новых соединений в результате перекомбинации атомов реагентов, которым характеризуются все типы реакций в химии, обусловлен именно способностью элементарных частиц к движению. Созданное еще в XVIII веке атомно–молекулярное учение до сих пор является теоретической основой классификации различных видов реакций. Для получения в промышленных масштабах необходимых человеческому обществу химических продуктов, нужно изучить принципы проведения технологических процессов и уметь управлять ими.

реакции протекающие в неоднородной среде называются

Для этого необходимо в совершенстве знать свойства химических реакций, лежащих в их основе. Наша статья займется рассмотрением условий взаимодействия между различными классами веществ: кислотами, солями, основаниями и оксидами. Далее мы определим основные типы химических реакций, приведя конкретные примеры.

Гомогенная и гетерогенная среда

Химия занимается изучением объектов физического мира, находящихся в трех из четырех возможных форм существования материи: газообразной, твердой и в виде жидкости. Если исходные реагирующие соединения имеют одинаковую фазу, например газ – газ, как в процессе получения воды из водорода и кислорода, то такой тип взаимодействия будет гомогенным. А реакции, протекающие в неоднородной среде, называются гетерогенными. Это, например, вытеснение активным металлом – натрием, калием, магнием, находящимся в твердом кристаллическом состоянии, атомов водорода из раствора хлоридной кислоты. Влияет ли агрегатное состояние реагирующих веществ на параметры химического процесса, например на важнейший его показатель – скорость? Оказалось, что да. И главную роль в этом случае играет конвекция – перемещение массы жидкости или газа на поверхности катализатора.

Гетерогенный катализ

Принятие в расчет фазы реагентов необходимо для проведения масштабных химико-технологических процессов. Большинство из них осуществляется благодаря применению гетерогенного катализа и происходит в неоднородной среде на поверхности катализатора. Его активность прямо пропорциональна площади, на которой контактируют молекулы исходных соединений. Для этого катализатор в виде порошка наносят на пластины из асбеста или пемзы, имеющие пористую структуру. Обычно весь процесс осуществляется по принципу активных промежуточных соединений, представленных поверхностными комплексами самого катализатора и реагентов. Как мы помним, многостадийные реакции, протекающие в неоднородной среде, называются гетерогенными. Они завершаются образованием нужных продуктов, сам же катализатор в этом случае не тратится.

типы реакций в химии

Окисление аммиака

По вышеописанному механизму происходит технологический процесс получения нитратной кислоты окислением аммиака. Он был предложен в начале XX века российским инженером – химиком И. И. Андреевым, являющимся отцом азотной промышленности России. В качестве катализатора применялась платиновая сетка, на которую подавалась подогретая до 750° смесь воздуха и аммиака. Азотная кислота получалась в результате трех последовательных химических реакций, условия прохождения которых зависели от чистоты катализатора. Поэтому платиновую сетку постоянно очищали от вредных примесей: пыли и сероводорода.

Классификация химических явлений

Вещества, окружающие нас, подвергаются различным изменениям. Если они касаются только агрегатного состояния и не затрагивают качественный состав молекул, то такие явления называются физическими. Например, плавление твердого железа, кипячение воды до образования пара и т. д. Эти и другие, подобные им явления, изучаются в курсе физики. А вот электролиз той же воды, идущий с образованием простых веществ – газов кислорода и водорода, горение магниевой ленты – это различные типы реакций в химии. Они приводят к появлению новых соединений при условии сохранения элементного состава реагирующих веществ и классифицируются по разным критериям. Рассмотрим их далее.

свойства химических реакций

Изменение количества реагентов и продуктов реакции

Химические взаимодействия предполагают перераспределение атомов, входящих в состав молекул исходных соединений. По этому принципу построена классификация, выделяющая реакции разложения, соединения, обмена и замещения. Разложение карбоната кальция при обжиге – это типичный пример гетерогенной реакции, скорость которой будет зависеть от площади соприкосновения двух фаз: твердой и газообразной. Реакция обмена между основным оксидом CuO и сульфатной кислотой также происходит в области контакта раствора с твердым оксидом меди. Промышленное получение серной кислоты из трехокиси серы и воды демонстрирует механизм взаимодействия, при котором из двух веществ получается одно (реакция соединения). Реакция нейтрализации, приводящая к образованию воды, является частным случаем обменных процессов, она широко распространена в клетках животных и человека.

неоднородная среда

Замещение в неорганических и органических соединениях

Напомним, что реакции, протекающие в неоднородной среде, называются гетерогенными. Хорошо известна еще из курса химии в средней школе способность магниевых стружек реагировать с раствором хлоридной кислоты. В пробирке в это время наблюдается бурное выделение пузырьков газа. Это водород, образующийся в результате реакции замещения, еще один продукт данного процесса – раствор хлорида магния. По способности атомов металлов замещать водород в молекуле кислоты выдающимся российским химиком Н. Н. Бекетовым был создан ряд активности металлов. Большое распространение процессы замещения получили в органической химии. Это галогенирование предельных углеводородов, нитрование бензола и т. д.

скорость гетерогенной реакции

Свойства химических реакций

Продолжая изучать взаимодействия веществ между собой, обратимся к тем из них, которые сопровождаются поглощением или выделением энергии в виде тепла. В эту классификацию входят экзотермические и эндотермические реакции, которые, кроме самого уравнения, содержат показатель – тепловой эффект реакции ΔH. Для процесса получения хлороводорода из простых газообразных веществ: хлора и водорода, ΔH – величина отрицательная, т. е. сама реакция является экзотермической, а в процессе окисления азота до его монооксида ΔH=90,4 кДж, в этом случае реакция эндотермическая, происходящая с поглощением тепла.

условия химических реакций

Как мы знаем, реакции, протекающие в неоднородной среде, называются гетерогенными. Они играют важную роль не только в технологических процессах промышленного производства химических продуктов, но и в живой природе. Это процессы поступления воды в корневые волоски, растворение минеральных удобрений и их всасывание растениями, диффузия кислорода и углекислого газа в почве.

В данной статье мы изучили типы реакций в химии и определили их практическое значение.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Комментарии 0
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.