Көбінесе келбетті адамдардан өнімнің немесе дәрі-дәрмектің денсаулығына төнетін қауіп туралы естуге болады. Сонымен қатар, мұндай мәлімдеменің пайдасына негізгі дәлел: «Бұл химия!» Фразасы болады. Алайда, мұны мектепте осы пән бойынша сабақтарды анық өткізіп алғандар ғана айта алады. Өйткені адам және шын мәнінде кез келген биологиялық ағзаның өзі көптеген органикалық және бейорганикалық заттардан тұрады. Сонымен бірге оның ішінде үздіксіз жүріп жатқан әртүрлі процестер оның өміршеңдігін сақтауға көмектеседі. Олардың негізгілерінің бірі - ыдыраудың химиялық реакциясы. Ол туралы және оның органикалық және бейорганикалық заттармен ағу ерекшеліктері туралы толығырақ білейік.
Қандай процесс химиялық реакция деп аталады
Біріншіден, «химиялық реакция» ұғымының мағынасын білген жөн. Бұл сөз тіркесі бір немесе бірнеше бастапқы заттардың (реагенттер деп аталатын) басқаларға айналуын білдіреді. Мұндай метаморфоз процесінде өзара әрекеттесетін атомдардың ядроларықосылыстар өзгермейді, бірақ электрондардың қайта бөлінуі бар. Осылайша, трансформациядан кейін шығыста жаңа атомдық қосылыстар пайда болады.
Химиялық реакциялар физикалық және ядролық реакциялардан сапалық жағынан ерекшеленеді.
- Біріншісінің нәтижесінде бастапқы реагенттер қоспалар түзуге немесе бір агрегаттық күйден екіншісіне ауысуға қабілетті болғанымен, ешқашан құрамын өзгертпейді. Олардан айырмашылығы, химиялық процестер мүлдем басқа қасиеттері бар жаңа қосылыстардың түзілуімен бірге жүреді.
- Екінші нәтиже - атомдардың изотоптық құрамы мен санының өзгеруі. Осылайша, кейбір элементтердің шығуында басқалары қалыптасады. Алайда, химиялық процестер үшін мұндай терең метаморфоздар тән емес. Өйткені оларға байланысты болған өзгерістер атомдардың ішкі құрылымына әсер етпейді.
Химиялық реакцияларға арналған шарттар
Көп жағдайда мұндай процестердің сәтті өтуі үшін реагенттерді бір-бірімен физикалық түрде байланыстыру немесе оларды араластыру қажет. Бірақ көбінесе химиялық реакцияны бастау үшін катализаторлар қажет. Бұл рөлді әртүрлі заттар да, белгілі бір сыртқы жағдайлар да ойнай алады.
- Температураның әсері. Жеке химиялық процестерді бастау үшін реагенттерді қыздыру қажет. Мысалы, кальций карбонатының ыдырау реакциясын бастау үшін бұл қосылыстың температурасын 900-1200 °C дейін көтеру керек.
- Электромагниттік толқындар. Кез келген процестердің жүруін ынталандыратын ең тиімдісі - жарық толқындарының реагенттеріне әсер ету. Мұндай реакциялар «фотохимиялық» деп аталады. Мұндай реакцияның классикалық мысалы фотосинтез болып табылады.
- Иондаушы сәулелену.
- Электр тогының әсері.
- Әрекеттесуші заттарға механикалық әсердің әртүрлі түрлері.
Химиялық реакциялардың қандай түрлері бар
Мұндай процестердің классификациясы негізінен алты ерекшелікке негізделген.
- Фазалардың бөліну шекарасының болуы бойынша: гомо-/гетерогенді реакциялар.
- Жылуды шығару / жұту арқылы: экзотермиялық және эндотермиялық процестер.
- Катализаторлардың болуы/жоқтығы бойынша: каталитикалық және каталитикалық емес реакциялар.
- Ағын бағыты бойынша: қайтымды және қайтымсыз процестер. Осы категорияға байланысты химиялық теңдеудің сол және оң жақ бөліктері арасында белгінің түрі бар. Қайтымсыз үшін - бұл қарама-қарсы бағытта бағытталған екі көрсеткі, қайтымды үшін - бір ғана солдан оңға бағытталған.
- Тотығу дәрежесін өзгерту арқылы. Бұл принцип бойынша тотығу-тотықсыздану реакциясы оқшауланады.
- Ыдырау (бөлу), біріктіру, алмастыру және алмасу реагенттердің метаморфозына ұқсас химиялық процестердің түрлері.
Ыдырау (бөлу) реакциясы: бұл не
Бұл термин бір күрделі заттың екі немесе одан да көп жай заттарға бөліну процесін білдіреді. Көп жағдайда бұл жоғары катализденедітемпература. Осы себепті бұл процесс термиялық ыдырау реакциясы деп те аталады.
Мысал ретінде өнеркәсіпте таза оттегін алудың классикалық әдістерінің бірін (O2) келтіруге болады. Бұл KMnO4 қыздыру нәтижесінде болады («калий перманганаты» деген атаумен барлығына жақсы белгілі).
Бөліну нәтижесінде тек оттегі ғана емес, сонымен қатар калий манганаты (K2MnO4) де түзіледі. марганец диоксиді ретінде (MnO 2).
Ыдырау реакция теңдеуі
Кез келген химиялық теңдеу екі бөліктен тұрады: сол және оң. Олардың біріншісінде әрекеттесетін қосылыстар, ал екіншісінде реакция өнімдері жазылады. Олардың арасында әдетте оң жаққа бағытталған көрсеткі орналастырылады. Кейде бұл екі жақты, егер біз қайтымды процесс туралы айтатын болсақ. Кейбір жағдайларда оны тең (=) белгісімен ауыстыруға рұқсат етіледі.
Қарастырылып отырған процестің химиялық процестердің басқа түрлері сияқты өз формуласы бар. Схемалық түрде ыдырау реакциясының теңдеуі келесідей болады: AB (t) → A+B.
Мұндай процестердің басым көпшілігі жылу әсерінен болатынын есте ұстаған жөн. Мұны көрсету үшін t әрпі немесе үшбұрыш жиі көрсеткінің үстінде немесе жанында орналасады. Дегенмен, кейде жылу орнына катализатор ретінде әртүрлі заттар, сәулелер әсер етеді.
Жоғарыда келтірілген формулада AB – бастапқы күрделі қосылыс, A, B – жаңа заттар,ыдырау реакциясы нәтижесінде түзілген.
Мұндай процестің практикалық мысалдары өте жиі кездеседі. Бұл формуланы алдыңғы параграфта сипатталған процесс теңдеуімен суреттеуге болады: 2KMnO4 (t) → K2MnO4 + MnO2 + O2↑.
Ыдырау реакцияларының түрлері
Катализатор түріне қарай (күрделі заттың қарапайым заттарға бөлінуіне ықпал етеді) ыдыраудың бірнеше түрі ажыратылады.
- Биодеградация – тірі организмдердің (микроорганизмдер, саңырауқұлақтар, балдырлар) белсенділігіне байланысты заттардың ыдырауы. Қарапайым тілмен айтқанда, бұл процесті ыдырау деп атауға болады. Оның кесірінен өнімдер бұзылады. Бұл бір жағынан олардың ұзақ мерзімді сақталуына кедергі келтірсе, екінші жағынан табиғатқа қажет емес нәрселерді пайдалануға көмектеседі, осылайша экожүйелерді қалпына келтіреді.
- Радиолиз - молекулаларына иондаушы сәулелену әсерінен қосылыстардың ыдырауы.
-
Термолиз – ыдырау реакциясын бастау үшін температураның жоғарылауы (мұндай процестердің мысалдарын 8-9-параграфтардан табуға болады).
Бөлінудің бұл түрінің пиролиз кіші түрі бар. Оның кәдімгі термолизден айырмашылығы, жоғары температураның зат молекулаларына әсер етуінен басқа, олар оттегімен әрекеттесу мүмкіндігінен де айырылады (О2).
- Солволиз - еріген зат пен еріткіштің өзі арасындағы алмасудың ыдырауы. Соңғысының түріне қарай бұл процестің келесі түрлері бөлінеді: гидролиз (су), алколиз (спирттер), аммонолиз (аммиак).
- Электролиз – молекулалардың электр тогының әсерінен ыдырауы (мысал келесі абзацта).
H2O бөлінуі
Ыдырау реакциясының теориясын қарастыра отырып, оны практикалық жүзеге асыру мысалдарын қарастырған жөн. H2O бүгінгі күні химиялық эксперименттер үшін ең қолжетімді заттардың бірі болғандықтан, оны одан бастаған жөн.
Бұл судың ыдырау реакциясы электролиз деп те аталады және келесідей көрінеді: 2H2O (электр тогы) → 2H2↑ + O 2↑.
Бұл теңдеу былай шешілді: су молекулаларына электр тогының әсерінен олар бөлініп, екі газды – оттегі мен сутегін түзеді.
Бұл әдістің оттегі өндіру үшін суасты қайықтарында белсенді түрде қолданылатынын атап өткен жөн. Қазіргі әлемде бұл маңызды затты натрий асқын тотығынан (Na2O2) алудың қымбат әдісін оның өзара әрекеттесуі арқылы ауыстырды. көмірқышқыл газымен: Na2O2 + CO2↑ → Na2CO3 + O2↑.
Ұзақ мерзімді перспективада судың ыдырау реакциясы планетаның болашағы үшін үлкен маңызға ие болуы мүмкін. Өйткені осылайша тек оттегін ғана емес, сонымен қатар зымыран отыны ретінде қолданылатын сутегін де алуға болады. Бұл саладағы әзірлемелер көптеген жылдар бойы жүргізілуде, бірақ негізгі мәселе - бөлу үшін энергияны тұтыну мөлшерін азайту қажеттілігі.су молекулалары.
H2O2 бөлінуі
Ыдырау реакцияларының басқа мысалдарының ішінде сутегі асқын тотығынан (пероксид) су мен оттегінің түзілуіне назар аударған жөн.
Бұл келесідей: N2O2 (t) → 2N2 O + O2↑.
Бұл процесс те термиялық болып табылады, өйткені оны бастау үшін бастапқы заттарды 150 °C температураға дейін қыздыру қажет.
Сол себепті сутегі асқын тотығы (көпшілігі жараларды емдеу үшін пайдаланады) үйдегі алғашқы медициналық көмек қобдишаларында суға айналмайды.
Алайда, егер зат күйдіргіш сода (NaOH) немесе марганец диоксиді (MnO) сияқты қосылыстармен байланыста болса, сутегі асқын тотығының ыдырау реакциясы кәдімгі бөлме температурасында да болуы мүмкін екенін есте ұстаған жөн. 2). Платина (Pt) және шыныаяқ (Cu) катализатор ретінде де әрекет ете алады.
CaCO3 термиялық ыдырау реакциясы
Тағы бір қызықты мысал - кальций карбонатының ыдырауы. Бұл процесті келесі теңдеу арқылы жазуға болады: CaCO3 (t) → CaO + CO2 ↑.
Бұл реакцияның өнімі сөндірілмеген әк (кальций оксиді) және көмірқышқыл газы болады.
Жоғарыда аталған процесс өнеркәсіпте көмірқышқыл газын өндіру үшін белсенді түрде қолданылады. Ұқсас реакциялар мамандандырылған шахталарда жүзеге асырылады, өйткені кальций карбонатының ыдырауы тек 900 °C жоғары температурада жүреді.
