Химическая реакция - это превращение исходного вещества (реагента) в другое, при котором ядра атомов остаются неизменными, но происходит процесс перераспределения электронов и ядер. В результате такой реакции не изменяется не только количество ядер атомов, но и изотопный состав химических элементов.
Особенности химических реакций
Реакции происходят или при смешении либо физическом контакте реагентов, или сами собой, или при повышении температуры, или при использовании катализаторов, или при воздействии света и так далее.
Химические процессы, которые происходят в веществе, в значительной степени отличаются от физических процессов и ядерных превращений. Физический процесс подразумевает сохранение состава, однако форма или агрегатное состояние могут измениться. Результатом же химической реакции является новое вещество, которое обладает особыми свойствами, значительно отличающимися от реагентов. Но стоит отметить, что в ходе химических процессов никогда не образуются атомы новых элементов: это объясняется тем, что все преобразования происходят только в электронной оболочке и не затрагивают ядро. Ядерные реакции меняют атомы ядра всех элементов, которые участвуют в этом процессе, что является причиной образования новых атомов.
Применение химических реакций
Химические реакции помогают получить практически любое вещество, которое в природе может находиться в ограниченном количестве или вообще не встречаться. С помощью химических процессов можно синтезировать новые, неизвестные вещества, которые могут пригодиться человеку в его жизни.
Однако неумелое и безответственное воздействие на окружающую среду и все природные процессы химическими веществами могут в значительной степени нарушить сложившиеся естественные циклы, что ставит экологический вопрос на первый план и заставляет задуматься о рациональном использовании природных ресурсов и о сохранении окружающей среды.
Классификация химических реакций
Существует множество различных групп химических реакций: по наличию границ раздела фаз, изменению степени окисления, тепловому эффекту, типу превращений реагентов,направлению протекания, участию катализатора и критерию самопроизвольности.
В данной статье мы рассмотрим только группу по направлению протекания.
Химические реакции по направлению протекания
Выделяют два типа химических реакций - необратимые и обратимые. Необратимыми химическими реакциями являются те, которые протекают только в одном направлении и результатом которых является превращение реагентов в продукты реакции. К ним относят горение и реакции, сопровождающиеся образованием газа или осадка, - иначе говоря, те, что протекают "до конца".
Обратимые - это такие химические реакции, которые протекают сразу в двух направлениях, противоположных друг другу. В уравнениях, отображающих течение обратимых реакций, знак равенства заменяется стрелками, направленными в разные стороны. Этот тип подразделяется на прямые и обратные реакции. Так как исходные вещества обратимой реакции расходуются и образуются в одно и то же время, то они не полностью превращаются в продукт реакции, из-за чего принято говорить, что обратимые реакции идут "не до конца". Результатом обратимой реакции является смесь, состоящая из реагентов и продуктов взаимодействия.
На течение обратимых (как прямых, так и обратных) взаимодействий реагентов могут оказывать влияние давление, концентрация реагентов, температура.
Скорость прямой и обратной реакции
Для начала стоит разобраться в понятиях. Скоростью химической реакции является количество вещества, которое вступает в реакцию или образуется во время нее за единицу времени в единице объема.
Зависит ли скорость обратной реакции от каких-либо факторов и можно ли ее как-то изменить?
Можно. Существует пять основных факторов, которые могут изменить скорость течения прямых и обратных реакций:
- концентрация вещества,
- площадь поверхности реагентов,
- давление,
- наличие или отсутствие катализатора,
- температура.
Согласно определению, можно получить формулу: ν=ΔС/Δt, в которой ν является скоростью течения реакции, ΔС - изменением концентрации, Δt - временем течения реакции. Если принять время реакции за постоянную величину, то получается, что изменение скорости ее течения прямо пропорционально изменению концентрации реагентов. Таким образом получаем, что изменение в скорости течения реакции также прямо пропорционально площади поверхности реагентов за счет увеличения количества частиц реагентов и их взаимодействия. Подобным же образом влияет и изменение температуры. В зависимости от ее увеличения или уменьшения столкновение частиц вещества или увеличивается, или уменьшается, в результате чего меняется скорость течения прямых и обратных реакций.
Какое влияние оказывает изменение в давлении, оказываемом на реагенты? Изменения в давлении будут оказывать влияние на скорость течения реакции только в газовой среде. Как следствие - скорость будет увеличиваться соразмерно изменениям в давлении.
Влияние катализатора на течение реакций, в том числе прямых и обратных, скрыто в определении катализатора, основной функцией которого является как раз таки увеличение скорости взаимодействия реагентов.
