Біздің өмірімізді онсыз елестету мүмкін емес көптеген процестер (тыныс алу, ас қорыту, фотосинтез және т.б.) органикалық қосылыстардың (және бейорганикалық) әртүрлі химиялық реакцияларымен байланысты. Олардың негізгі түрлерін қарастырайық және қосылым (қосымша) деп аталатын процеске толығырақ тоқталайық.
Химиялық реакция дегеніміз не
Біріншіден, бұл құбылысқа жалпы анықтама берген жөн. Қарастырылып отырған фраза күрделілігі әртүрлі заттардың әртүрлі реакцияларына жатады, нәтижесінде бастапқыдан өзгеше өнімдер түзіледі. Бұл процеске қатысатын заттар "реагенттер" деп аталады.
Жазбаша түрде органикалық қосылыстардың (және бейорганикалық) химиялық реакциясы арнайы теңдеулер арқылы жазылады. Сырттай олар қосудың математикалық мысалдарына ұқсайды. Дегенмен, теңдік белгісінің ("=") орнына көрсеткілер ("→" немесе "⇆") пайдаланылады. Сонымен қатар, теңдеудің оң жағында, кейде болуы мүмкінсол жаққа қарағанда көбірек заттар. Көрсеткіге дейінгі барлық нәрсе - реакция басталғанға дейінгі заттар (формуланың сол жағы). Одан кейінгі барлық нәрсе (оң жақта) болған химиялық процестің нәтижесінде түзілген қосылыстар.
Химиялық теңдеудің мысалы ретінде электр тогының әсерінен судың сутегі мен оттегіге ыдырау реакциясын қарастыруға болады: 2H2O → 2H 2 ↑ + O2↑. Су бастапқы әрекеттесуші зат, ал оттегі мен сутегі өнімдер болып табылады.
Қосылыстардың химиялық реакциясының басқа, бірақ күрделі мысалы ретінде, кем дегенде бір рет тәтті пісірген әрбір үй шаруасындағы әйелге таныс құбылысты қарастыруға болады. Біз ас содасын үстел сірке суымен сөндіру туралы айтып отырмыз. Орындалып жатқан әрекет келесі теңдеу арқылы суреттелген: CO2↑ + H2O. Одан натрий гидрокарбонаты мен сірке суының әрекеттесу процесінде сірке қышқылының натрий тұзы, су және көмірқышқыл газы түзілетіні анық.
Табиғаты бойынша химиялық процестер физикалық және ядролық процестер арасында аралық болып табылады.
Біріншіден айырмашылығы, химиялық реакцияларға қатысатын қосылыстар құрамын өзгертуге қабілетті. Яғни, судың ыдырауына арналған жоғарыдағы теңдеудегідей бір заттың атомдарынан бірнеше басқалары түзілуі мүмкін.
Ядролық реакциялардан айырмашылығы, химиялық реакциялар әрекеттесетін заттардың атомдарының ядроларына әсер етпейді.
Химиялық процестердің қандай түрлері бар
Қосылыстардың реакцияларының түрі бойынша таралуы әртүрлі бойынша жүредікритерийлер:
- Қайтымды/қайтымсыз.
- Катализдік заттар мен процестердің болуы/болмауы.
- Жылуды сіңіру/шығару арқылы (эндотермиялық/экзотермиялық реакция).
- Фазалар саны бойынша: біртекті/гетерогенді және екі гибридті сорттар.
- Әсерлесетін заттардың тотығу дәрежелерін өзгерту арқылы.
Әрекеттесу әдісі бойынша бейорганикалық химиядағы химиялық процестердің түрлері
Бұл критерий ерекше. Оның көмегімен реакциялардың төрт түрі ажыратылады: қосылу, алмастыру, ыдырау (бөлу) және алмасу.
Олардың әрқайсысының атауы ол сипаттайтын процеске сәйкес келеді. Яғни қосылыста заттар біріктіріледі, орын алмастыруда – басқа топтарға ауысады, бір реагент ыдырауында бірнешеу түзіледі, ал алмасуда реакцияға қатысушылар өзара атомдарды ауыстырады.
Органикалық химиядағы әрекеттесу әдісіне сәйкес процесс түрлері
Өте күрделілігіне қарамастан, органикалық қосылыстардың реакциялары бейорганикалық реакциялармен бірдей принцип бойынша жүреді. Дегенмен, олардың атаулары сәл басқаша.
Сонымен, қосылу және ыдырау реакциялары «қосу», сондай-ақ «бөліну» (жою) және тікелей органикалық ыдырау деп аталады (химияның бұл бөлімінде бөліну процесінің екі түрі бар).
Органикалық қосылыстардың басқа реакциялары – алмастыру (аты өзгермейді), қайта реттелу (алмасу) жәнетотығу-тотықсыздану процестері. Механизмдерінің ұқсастығына қарамастан, олар органикалық заттарда жан-жақты.
Құрама химиялық реакция
Заттардың органикалық және бейорганикалық химияда жүретін процестерінің әртүрлі түрлерін қарастыра отырып, қосылыс туралы толығырақ тоқталған жөн.
Бұл реакцияның басқалардан айырмашылығы, бастапқыда реагенттердің санына қарамастан, соңында олардың барлығы бір реакцияға біріктіріледі.
Мысал ретінде әкті сөндіру процесін еске түсіруге болады: CaO + H2O → Ca(OH)2. Бұл жағдайда кальций оксидінің (тез әк) сутегі оксидімен (су) қосылу реакциясы жүреді. Нәтижесінде кальций гидроксиді (өшірілген әк) түзіліп, жылы бу шығады. Айтпақшы, бұл процесс шынымен экзотермиялық екенін білдіреді.
Құрама реакция теңдеуі
Схемалық түрде қарастырылатын процесті келесідей көрсетуге болады: A+BV → ABC. Бұл формулада ABV - жаңадан түзілген күрделі зат, А - қарапайым реагент, ал BV - күрделі қосылыс нұсқасы.
Бұл формула қосылу және қосылу процесіне де тән екенін атап өткен жөн.
Қарастырылып отырған реакция мысалдары натрий оксиді мен көмірқышқыл газының әрекеттесуі (NaO2 + CO2↑ (t 450) -550 ° С) → Na2CO3), сондай-ақ оттегі бар күкірт оксиді (2SO2+ O 2↑ → 2SO3).
Сонымен қатар, бірнеше кешенқосылымдар: AB + VG → ABVG. Мысалы, бірдей натрий оксиді мен сутегі оксиді: NaO2 +Н2О → 2NaOH
Бейорганикалық қосылыстардағы реакция шарттары
Алдыңғы теңдеуде көрсетілгендей, әртүрлі күрделілік дәрежесіндегі заттар қарастырылып отырған өзара әрекеттесуге түсуі мүмкін.
Бұл жағдайда бейорганикалық текті қарапайым реагенттер үшін қосылыстың (A + B → AB) тотығу-тотықсыздану реакциялары мүмкін.
Мысал ретінде темір хлоридін алу процесін қарастыруға болады. Ол үшін хлор мен ферум (темір) арасында қосылыс реакциясы жүргізіледі: 3Cl2↑ + 2Fe → 2FeCl3.
Егер біз күрделі бейорганикалық заттардың өзара әрекеттесуі туралы айтатын болсақ (AB + VG → ABVG), оларда олардың валенттілігіне әсер ететін де, әсер етпейтін де процестер жүруі мүмкін.
Бұған мысал ретінде көмірқышқыл газынан, сутегі оксидінен (су) және ақ тағамдық бояу E170 (кальций карбонатынан) кальций бикарбонатының түзілу мысалын қарастырайық: CO2 ↑ + H 2O +CaCO3 → Ca(CO3) 2. Бұл жағдайда классикалық қосылыс реакциясы орын алады. Оны жүзеге асыру кезінде реагенттердің валенттілігі өзгермейді.
Химиялық теңдеу (біріншіге қарағанда) сәл жақсырақ 2FeCl2 + Cl2↑ → 2FeCl3 қарапайым және күрделі бейорганикалық заттардың әрекеттесуіндегі тотығу-тотықсыздану процесінің мысалы болып табылады.реагенттер: газ (хлор) және тұз (темір хлориді).
Органикалық химиядағы қосу реакцияларының түрлері
Төртінші абзацта айтылғандай, органикалық текті заттарда қарастырылып отырған реакция «қосу» деп аталады. Әдетте, оған қосарлы (немесе үштік) байланысы бар күрделі заттар қатысады.
Мысалы, дибромин мен этилен арасындағы реакция 1, 2-диброметанның түзілуіне әкеледі: (C2H4) CH 2=CH2 + Br2 → (C₂H₄Br₂) BrCH2 - CH2Br. Айтпақшы, бұл жерде тең және минус ("=" және "-") белгілеріне ұқсас белгілер теңдеу қосылыс атомдары арасындағы байланыстарды көрсетеді. Бұл органикалық заттардың формулаларын жазу ерекшелігі.
Қосылыстардың қайсысы реагент ретінде әрекет ететініне байланысты, қарастырылатын қосу процесінің бірнеше түрі бар:
- Гидрогенизация (сутегі молекулалары H көптік байланыс бойымен қосылады).
- Гидрогалогендеу (гидрогалогендеу қосылады).
- Галогендеу (Br2, Cl2↑ галогендерін қосу және т.б.).
- Полимерлену (бірнеше төмен молекулалық қосылыстардан жоғары молекулалы заттардың түзілуі).
Қосу реакциясының мысалдары (қосылыс)
Қарастырылып отырған процестің түрлерін атап өткеннен кейін, қосылыс реакциясының кейбір мысалдарын тәжірибеде үйренген жөн.
Гидрогенизацияның мысалы ретінде мүмкінпропеннің сутегімен әрекеттесу теңдеуіне назар аударыңыз, нәтижесінде пропан пайда болады: (С3Н6↑)-CH=CH2↑ + N2↑ → (C3N8↑) CH3-CH2-CH3↑.
Органикалық химияда хлорэтан түзу үшін тұз қышқылы (бейорганикалық зат) мен этилен арасында қосылыс (қосу) реакциясы жүруі мүмкін: (C2H4↑) CH2=CH2↑ + HCl → CH3- CH2-Cl (C2H5Cl). Көрсетілген теңдеу гидрогалогендеу мысалы болып табылады.
Галогенизацияға келетін болсақ, оны 1, 2-дихлорэтанның түзілуіне әкелетін дихлор мен этилен арасындағы реакция арқылы көрсетуге болады: (C2H4↑) CH2=CH2 + Cl2↑ → (C₂H₄Cl₂) ClCH 2-CH2Cl.
Органикалық химияның арқасында көптеген пайдалы заттар түзіледі. Ультракүлгін әсерінен этилен молекулаларының полимерленудің радикалды инициаторымен қосылу реакциясы (қосу) осының дәлелі болып табылады: n CH2 =CH2 (R және ультракүлгін сәулесі) → (-CH2-CH2-)n. Осылайша түзілген зат полиэтилен деген атпен әрбір адамға жақсы таныс.
Түрлі қаптамалар, сөмкелер, ыдыстар, құбырлар,жылыту материалдары және т.б. Бұл заттың ерекшелігі - оны қайта өңдеу мүмкіндігі. Полиэтиленнің танымалдылығы оның ыдырамайтындығына байланысты, сондықтан экологтардың оған деген теріс көзқарасы. Дегенмен, соңғы жылдары полиэтилен өнімдерін қауіпсіз жоюдың жолы табылды. Ол үшін материал азот қышқылымен өңделеді (HNO3). Осыдан кейін бактериялардың белгілі бір түрлері бұл затты қауіпсіз компоненттерге ыдыратуға қабілетті.
Байланыс реакциясы (тіркеме) табиғат пен адам өмірінде маңызды рөл атқарады. Бұған қоса, оны ғалымдар зертханаларда әртүрлі маңызды зерттеулер үшін жаңа заттарды синтездеу үшін жиі пайдаланады.
