Ыдырау реакциялары планета өмірінде үлкен рөл атқарады. Өйткені, олар барлық биологиялық организмдердің қалдықтарын жоюға ықпал етеді. Сонымен қатар, бұл процесс адам ағзасына күнделікті әртүрлі күрделі қосылыстарды қарапайым заттарға (катаболизм) ыдырату арқылы сіңіруге көмектеседі. Жоғарыда айтылғандардың барлығынан басқа, бұл реакция күрделі заттардан қарапайым органикалық және бейорганикалық заттардың түзілуіне ықпал етеді. Бұл процесс туралы көбірек білейік, сонымен қатар химиялық ыдырау реакциясының практикалық мысалдарын қарастырайық.
Химияда реакциялар қалай аталады, олардың қандай түрлері бар және олар неге тәуелді
Ыдырау туралы білмес бұрын, жалпы химиялық процестерді білген жөн. Бұл атау кейбір заттардың молекулаларының басқаларымен әрекеттесіп, осылайша жаңа қосылыстар түзу қабілетін білдіреді.
Мысалы, өз арасында болсаоттегі мен екі сутегі молекуласы өзара әрекеттеседі, нәтижесінде сутегі оксидінің екі молекуласы пайда болады, оны бәріміз су деп білеміз. Бұл процесті келесі химиялық теңдеу арқылы жазуға болады: O.
Химиялық реакцияларды ажырататын әртүрлі критерийлер болғанымен (жылу эффектісі, катализаторлар, фазалық шекаралардың болуы/болмауы, әрекеттесуші заттардың тотығу дәрежелерінің өзгеруі, қайтымдылық/қайтымсыздық), олар көбінесе келесі белгілер бойынша жіктеледі. әрекеттесетін заттардың түрлену түрі.
Осылайша, химиялық процестердің төрт түрі бар.
- Қосылым.
- Ыдырау.
- Айырбастау.
- Ауыстыру.
Жоғарыда аталған реакциялардың барлығы теңдеулер арқылы графикалық түрде жазылған. Олардың жалпы схемасы келесідей: A → B.
Бұл формуланың сол жағында бастапқы реагенттер, ал оң жағында реакция нәтижесінде түзілген заттар орналасқан. Әдетте, оны іске қосу үшін температура, электр тогы немесе каталитикалық қоспаларды пайдалану қажет. Олардың болуы химиялық теңдеуде де көрсетілуі керек.
Ыдырау реакциясы (бөлу) дегеніміз не
Химиялық процестің бұл түрі бір заттың молекулаларынан екі немесе одан да көп жаңа қосылыстардың түзілуімен сипатталады.
Қарапайым тілмен айтқанда, ыдырау реакциясын дизайнердің үйімен салыстыруға болады. Көлік пен қайық жасауды шешкен бала бастапқы құрылымды бөлшектеп, оның бөліктерінен қалағанын жасайды. Сонымен қатар элементтердің құрылымыбөлуге қатысатын зат атомдарымен болатындай конструктор өзгермейді.
Қарастырылған реакция теңдеуі неге ұқсайды
Жүздеген қосылыстардың күрделі затты қарапайым құрамдас бөліктерге бөлуге қабілеттілігіне қарамастан, мұндай процестердің барлығы бірдей принцип бойынша жүреді. Оны схемалық формула арқылы бейнелеуге болады: ABV → A+B+C.
Онда ABC бөлінуден өткен бастапқы қосылыс болып табылады. A, B және C - ыдырау реакциясы кезінде ABC атомдарынан түзілетін заттар.
Бөліну реакцияларының түрлері
Жоғарыда айтылғандай, химиялық процесті бастау үшін көбінесе реагенттерге белгілі бір әсер ету қажет. Мұндай ынталандырудың түріне байланысты ыдыраудың бірнеше түрі бар:
- Биодеградация (биологиялық деградация). Оның мәні күрделі қосылыстардың тірі организмдердің (микроорганизмдердің) әсерінен қарапайым қосылыстарға ыдырауында жатыр. Бұл процестің мысалы қоқыстың шіруі немесе ыдырауы болуы мүмкін.
- Термолиз – жоғары температура әсерінен заттардың ыдырауы. Бұл түрдің кіші түрі бар - пиролиз. Мұндай ыдырау реакциясында оны жүзеге асыру үшін заттар тек қыздырылып қана қоймайды, сонымен қатар оларға оттегі мен басқа тотықтырғыштардың қол жеткізуінен айырылады.
- Электролиз – электр тогының көмегімен қосылыстардың бөлінуі.
- Радиолиз – иондаушы сәулелену әсерінен заттың ыдырауы. Айтпақшы, бұл процесс белсенді түрде қолданыладысәулелік терапияда.
- Солволиз - бұл реакцияны ыдырау мен алмасу арасындағы маңызды кезең деп санауға болады (AB + VG → AG + BV). Ол еріткіш әсерінен күрделі қосылыстардың жай қосылыстарға ыдырауына әкелсе де, бастапқы реагенттің бөлінген атомдары бір-бірімен ғана емес, катализатормен де әрекеттеседі. Оның мәніне қарай солволиздің үш кіші түрін ажыратады: алкоголиз (спирттер - ROH), гидролиз (су - H2O) және аммонолиз (аммиак - NH3).).
Калий перманганатының (KMnO4) ыдырау реакциясы
Теориямен айналысқаннан кейін заттарды бөлу процесінің практикалық мысалдарын қарастырған жөн.
Олардың біріншісі қыздыруға байланысты KMnO4 (әдетте калий перманганаты деп аталады) ыдырауы болады. Калий перманганатының ыдырау реакция теңдеуі келесідей:+ MnO2 + O2↑.
Ұсынылған химиялық формуладан процесті белсендіру үшін бастапқы реагентті Цельсий бойынша 200 градусқа дейін қыздыру қажет екенін көруге болады. Жақсырақ реакция үшін калий перманганатын вакуумдық ыдысқа салады. Бұдан біз бұл процесс пиролиз деген қорытынды жасауға болады.
Зертханаларда және өндірісте ол таза және бақыланатын оттегін алу үшін жүргізіледі.
Калий хлоратының (KClO3) термолизі
Бертолле тұзының ыдырау реакциясы классикалық термолиздің тағы бір мысалы болып табылады.таза.
Аталған процесс екі кезеңнен өтеді және келесідей көрінеді:
- 2 KClO3 (t 400 °C) → 3KClO4 + KCl.
- KClO4 (t 550 °C бастап) → KCl + 2О2
Сонымен қатар калий хлоратының термолизін бір сатыда төмен температурада (200°С-қа дейін) жүргізуге болады, бірақ бұл реакцияға катализдеуші заттардың қатысуын талап етеді – әртүрлі металдардың оксидтері (купрум, ферум, марганец, т.б..p.).
Осындай теңдеу келесідей болады: 2KClO3 (t 150 °С, MnO2) → KCl + 2O2.
Калий перманганаты сияқты Бертоле тұзы зертханаларда және өнеркәсіпте таза оттегі алу үшін қолданылады.
Судың электролизі және радиолизі (H20)
Қарастырылып отырған реакцияның тағы бір қызықты практикалық мысалы судың ыдырауы болып табылады. Оны екі жолмен жасауға болады:
- Сутегі оксидіне электр тогының әсерінен: H2O → H2↑ + O2↑. Оттегін алудың қарастырылған әдісін суасты қайықтары өздерінің сүңгуір қайықтарында қолданады. Сондай-ақ болашақта оны сутегін көп мөлшерде өндіру үшін пайдалану жоспарлануда. Бүгінгі күннің басты кедергісі - реакцияны ынталандыру үшін қажет үлкен энергия шығындары. Оларды азайтудың жолы табылса, судың электролизі сутегін ғана емес, сонымен қатар оттегін де алудың негізгі әдісі болады.
- Альфа-сәулеленуге ұшыраған кезде де суды бөлуге болады: H2O → H2O++e-. Нәтижесінде сутегі оксидінің молекуласы бір электронын жоғалтады, иондалады. Бұл пішінде H2O+ басқа бейтарап су молекулаларымен қайтадан әрекеттесіп, жоғары реактивті гидроксид радикалын түзеді: H2O+ H2O+→ H2O + OH. Жоғалған электрон, өз кезегінде, бейтарап сутегі оксиді молекулаларымен параллель әрекеттесіп, олардың H және OH радикалдарына ыдырауына ықпал етеді: H2O + e-→ H + OH.
Алкандардың ыдырауы: метан
Күрделі заттарды бөлудің әртүрлі тәсілдерін ескере отырып, алкандардың ыдырау реакциясына ерекше назар аударған жөн.
Бұл атау жалпы формуласы бар қаныққан көмірсутектерді жасырады CXH2X+2. In қарастырылып отырған заттардың молекулалары барлық көміртек атомдары бір байланыс арқылы байланысқан.
Бұл қатардың өкілдері табиғатта агрегацияның үш күйінде де (газ, сұйық, қатты) кездеседі.
Барлық алкандар (осы серия өкілдерінің ыдырау реакциясы төменде) судан жеңіл және онда ерімейді. Дегенмен, олардың өздері басқа қосылыстар үшін тамаша еріткіштер.
Мұндай заттардың негізгі химиялық қасиеттерінің арасында (жану, алмастыру, галогендеу, дегидрлеу) - және бөліну қабілеті. Дегенмен, бұл процесс толық немесе ішінара орын алуы мүмкін.
Жоғарыда аталған қасиет метанның ыдырау реакциясының мысалында (алкандар қатарының бірінші мүшесі) қарастырылуы мүмкін. Бұл термолиз 1000°C температурада жүреді: CH4↑ → C+2H2↑.
Алайда метанның ыдырау реакциясы жоғары температурада (1500°С) жүргізілсе, содан кейін оны күрт төмендетсе, бұл газ толығымен ыдырап, этилен мен сутегі түзілмейді: 2CH 4 ↑ → C2H4↑ + 3H2↑.
Этанның ыдырауы
Алкандар сериясының екінші мүшесі - С2Н4 (этан). Оның ыдырау реакциясы да жоғары температураның (50°С) әсерінен және оттегінің немесе басқа тотықтырғыштардың толық болмауында жүреді. Мынадай көрінеді: C2H6↑ → C2H4 ↑ + H2↑.
Этанның сутегі мен этиленге ыдырауының жоғарыдағы реакция теңдеуін таза пиролиз деп санауға болмайды. Өйткені, бұл процесс катализатордың қатысуымен жүреді (мысалы, никель металлы Ni немесе су буы) және бұл пиролиз анықтамасына қайшы келеді. Сондықтан, пиролиз кезінде пайда болатын ыдырау процесі ретінде жоғарыда келтірілген бөлу мысалы туралы айту дұрыс.
Өнеркәсіпте қарастырылатын реакция дүние жүзінде ең көп өндірілетін органикалық қосылыс – этилен газын алу үшін кеңінен қолданылатынын атап өткен жөн. Алайда, C2H6жарылғыш табиғатына байланысты бұл қарапайым алкен басқалардан жиі синтезделеді. заттар.
Анықтамаларды, теңдеулерді, типтерді және реакциялардың әртүрлі мысалдарын қарастырғаннан кейіныдырау, оның адам ағзасы мен табиғаты үшін ғана емес, сонымен қатар өнеркәсіп үшін де өте маңызды рөл атқаратыны туралы қорытынды жасауға болады. Сондай-ақ оның көмегімен көптеген пайдалы заттарды зертханаларда синтездеуге болады, бұл ғалымдарға маңызды химиялық зерттеулер жүргізуге көмектеседі.
