III. REAKCJE CHEMICZNE

- 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 + O₂ = CO₂ ΔΗ^θ = - 394 kJ/mol

ΔH^θ = standardowa entalpia reakcji = efekt cieplny reakcji przy p = const.

w temp. 298 K

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).

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.

4. Elementarne prawa rządzące reakcjami chemicznymi

a) Prawo zachowania masy

Suma mas substratów jest równa sumie mas produktów

H₂ + Cl₂ = 2HCl

υ_H2 = -1,

υ_Cl2 = -1,

υ_HCl = +2,

Συ_i M_i = 0

υ - współczynnik stechiometryczny

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

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) + O_2(g) = CO_2(g)↑

c) Ze względu na rodzaj reagentów

Jonowe H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + 2HCl

2H⁺ + SO₄^2- + Ba²⁺ + 2Cl^- = BaSO₄ + 2H⁺ + 2Cl

czyli Ba²_(w) + SO ₄^2-_(w) = BaSO_4↓(s)

Cząsteczkowe 2SO₂ + O₂ = 2SO₃

2SO_2(g) + O_2(g) = 2SO_3(g)

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:

H_2(g) + Cl_2(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

d) Reakcje egzo- (ΔΗ^θ < 0) i endotermiczne (ΔΗ^θ > 0)

Przykłady:

C + O₂ = CO₂ ΔΗ^θ = -394 kJ/mol

Ag₂O = 2Ag + 1/2O₂ ΔΗ^θ = +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⁺ + S^2- = CuS NIE

3. CaO + H₂O = Ca(OH)₂ NIE

4. Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂ TAK

Ile dotychczas odkryto reakcji chemicznych?

Patrz strona internetowa: http://www.cas.org./expertise/cascontent/casreact.html

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.

Władysław Walkowiak - Chemia Ogółna WPC 1002w

Rozdział III. Reakcje chemiczne

1 z Roz. 3

Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna, kurs 1002w

6 z Roz. 3

Rozdział III. Reakcje chemiczne

---