Видови хемиски реакции во органски материи. Органска хемија. Според природата на раскинувањето на врските

Предавање: Класификација на хемиски реакции во неорганска и органска хемија

Видови хемиски реакции во неорганската хемија

А) Класификација според количината на почетните супстанции:

Распаѓање – како резултат на оваа реакција, од една постоечка сложена супстанција се формираат две или повеќе едноставни, но и сложени супстанции.

Пример: 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

Соединение - ова е реакција во која две или повеќе едноставни, како и сложени супстанции формираат една, но посложена.

Пример: 4Al+3O 2 → 2Al 2 O 3

Замена - ова е одредена хемиска реакција што се одвива помеѓу некои едноставни и сложени супстанции.Атоми на едноставна супстанција, во оваа реакција, се заменуваат со атоми на еден од елементите што се наоѓаат во сложената супстанција.

Пример: 2КI + Cl2 → 2КCl + I 2

Размена - Ова е реакција во која две супстанции со сложена структура ги разменуваат своите делови.

Пример: HCl + KNO 2 → KCl + HNO 2

Б) Класификација по термички ефект:

Егзотермични реакции - Тоа се одредени хемиски реакции во кои се ослободува топлина.
Примери:

S + O 2 → SO 2 + Q

2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 +6H 2 O + Q

Ендотермични реакции - Тоа се одредени хемиски реакции во кои се апсорбира топлина. Како по правило, ова се реакции на распаѓање.

Примери:

CaCO 3 → CaO + CO 2 – Q
2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 – Q

Топлината што се ослободува или апсорбира како резултат на хемиска реакција се нарекува термички ефект.

Се нарекуваат хемиски равенки кои укажуваат на топлинскиот ефект на реакцијата термохемиски.

Б) Класификација според реверзибилност:

Реверзибилни реакции - тоа се реакции кои се случуваат под исти услови во заемно спротивни насоки.

Пример: 3H 2 + N 2 ⇌ 2NH 3

Неповратни реакции - тоа се реакции кои се одвиваат само во една насока, а завршуваат и со целосно консумирање на сите почетни материи. Во овие реакции, ослободетеима гас, талог, вода.
Пример: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2

Г) Класификација според промената на оксидациската состојба:

Редокс реакции – при овие реакции доаѓа до промена на оксидациската состојба.

Пример: Cu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.

Не редокс – реакции без промена на оксидациската состојба.

Пример: HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O.

Г) Класификација по фаза:

Хомогени реакции – реакции кои се случуваат во една фаза, кога почетните супстанции и производите на реакцијата имаат иста состојба на агрегација.

Пример: H 2 (гас) + Cl 2 (гас) → 2HCL

Хетерогени реакции – реакции кои се случуваат на интерфејсот, во кои продуктите на реакцијата и почетните супстанции имаат различни состојби на агрегација.
Пример: CuO+ H 2 → Cu+H 2 O

Класификација по употреба на катализатор:

Катализатор е супстанца која ја забрзува реакцијата. Каталитичка реакција се јавува во присуство на катализатор, некаталитичка реакција се јавува без катализатор.
Пример: 2H 2 0 2 MnO2 → 2H 2 O + O 2 катализатор MnO 2

Интеракцијата на алкали со киселина се јавува без катализатор.
Пример: KOH + HCl → KCl + H 2 O

Инхибиторите се супстанции кои ја забавуваат реакцијата.
Самите катализатори и инхибитори не се трошат за време на реакцијата.

Видови хемиски реакции во органската хемија

Замена е реакција при која еден атом/група атоми во оригиналната молекула се заменува со други атоми/групи атоми.
Пример: CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

Пристапување - Тоа се реакции во кои неколку молекули на супстанција се спојуваат во една.Реакциите на додавање вклучуваат:

• Хидрогенизацијата е реакција при која водородот се додава на повеќекратна врска.

Пример: CH 3 -CH = CH 2 (пропен) + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3 (пропан)

Хидрохалогенизација– реакција со која се додава водород халид.

Пример: CH 2 = CH 2 (етен) + HCl → CH 3 -CH 2 -Cl (хлороетан)

Алкините реагираат со водородни халиди (хидроген хлорид, водород бромид) на ист начин како и алкените. Додавањето во хемиската реакција се одвива во 2 фази и се одредува според правилото на Марковников:

Кога протични киселини и вода се додаваат на несиметричните алкени и алкини, водороден атом се додава на најхидрогенизираниот јаглероден атом.

Механизмот на оваа хемиска реакција. Формиран во првата, брза фаза, р-комплексот во втората бавна фаза постепено се претвора во s-комплекс - карбокација. Во третата фаза се јавува стабилизација на карбокацијата - односно интеракција со анјонот на бром:

I1, I2 се карбокации. P1, P2 - бромиди.

Халогенација - реакција во која се додава халоген.Халогенацијата се однесува и на сите процеси како резултат на кои халогените атоми се внесуваат во органски соединенија. Овој концепт се користи во „широка смисла“. Во согласност со овој концепт, се разликуваат следните хемиски реакции засновани на халогенација: флуорирање, хлорирање, бромирање, јодирање.

Органските деривати кои содржат халогени се сметаат за најважни соединенија кои се користат и во органската синтеза и како целни производи. Халогените деривати на јаглеводородите се сметаат за почетни производи во голем број реакции на нуклеофилна супституција. Што се однесува до практичната употреба на соединенијата што содржат халогени, тие се користат во форма на растворувачи, на пример соединенија што содржат хлор, средства за ладење - деривати на хлорофлуоро, фреони, пестициди, фармацевтски производи, пластификатори, мономери за производство на пластика.

Хидратација– реакции на додавање на молекула на вода преку повеќекратна врска.

Полимеризација е посебен вид на реакција во која молекулите на супстанција со релативно мала молекуларна тежина се прикачуваат едни на други, последователно формирајќи молекули на супстанција со висока молекуларна тежина.

Поделбата на хемиските реакции на органски и неоргански е прилично произволна. Типични органски реакции се оние кои вклучуваат најмалку едно органско соединение кое ја менува својата молекуларна структура за време на реакцијата. Затоа, реакциите во кои молекула на органско соединение делува како растворувач или лиганд не се типични органски реакции.

Органските реакции, како и неорганските, може да се класифицираат според општите карактеристики во реакции на пренос:

– еден електрон (редокс);

– електронски парови (реакции на сложеност);

– протон (киселинско-базни реакции);

– атомски групи без промена на бројот на врски (реакции на супституција и преуредување);

– атомски групи со промена на бројот на врски (реакции на собирање, елиминација, распаѓање).

Во исто време, разновидноста и оригиналноста на органските реакции доведува до потреба да се класифицираат според други критериуми:

– промена на бројот на честички во текот на реакцијата;

– природата на раскинувањето на врските;

– електронска природа на реагенсите;

– механизмот на основните фази;

– тип на активирање;

– приватни карактеристики;

– молекуларност на реакциите.

1) Врз основа на промената на бројот на честички во текот на реакцијата (или според видот на трансформација на подлогата), се разликуваат реакции на супституција, додавање, елиминација (елиминација), распаѓање и преуредување.

Во случај на реакции на супституција, еден атом (или група атоми) во молекулата на подлогата се заменува со друг атом (или група атоми), што резултира со формирање на ново соединение:

CH 3 – CH 3 + C1 2  CH 3 – CH 2 C1 + HC1

етан хлор хлороетан водород хлорид

CH 3 – CH 2 С1 + NaOH (воден раствор)  CH 3 – CH 2 OH + NaC1

хлороетан натриум хидроксид етанол натриум хлорид

Во симболот на механизмот, реакциите на замена се означени со латинската буква S (од англискиот „замена“ - замена).

Кога ќе се појават реакции на додавање, една нова супстанција се формира од две (или неколку) молекули. Во овој случај, реагенсот се додава преку повеќекратна врска (C = С, С  С, С = О, С  Н) молекули на подлогата:

CH 2 = CH 2 + HBr → CH 2 Br – CH 3

етилен водород бромид брометан

Земајќи ја предвид симболиката на механизмот на процесите, реакциите на додавање се означени со буквата А или комбинацијата Ad (од англискиот „додаток“ - пристапување).

Како резултат на реакцијата на елиминација (расцепување), молекула (или честичка) се одвојува од подлогата и се формира нова органска супстанција која содржи повеќекратна врска:

CH 3 – CH 2 OH CH 2 = CH 2 + H 2 O

етанол етиленска вода

Во симболот на механизмот, реакциите на замена се означени со буквата Е (од англискиот „елиминација“ - елиминација, разделување).

Реакциите на распаѓање се одвиваат, како по правило, со кинење на врските јаглерод-јаглерод (В – В) и да доведе до формирање од една органска супстанција на две или повеќе супстанции со поедноставна структура:

CH 3 – CH(OH) – UNS
CH 3 – CHO + HCOOH

млечна киселина ацеталдехид мравја киселина

Преуредувањето е реакција при која структурата на подлогата се менува за да се формира производ кој е изомерен на оригиналот, односно без промена на молекуларната формула. Овој тип на трансформација е означен со латинската буква R (од англискиот „преуредување“ - преуредување).

На пример, 1-хлоропропан се преуредува во изомерното соединение 2-хлоропропан во присуство на алуминиум хлорид како катализатор.

CH 3 – CH 2 – CH 2 – С1  CH 3 – SNS1 – CH 3

1-хлоропропан 2-хлоропропан

2) Врз основа на природата на расцепувањето на врската, се разликуваат хомолитички (радикални), хетеролитички (јонски) и синхрони реакции.

Ковалентната врска меѓу атомите може да се прекине на тој начин што електронскиот пар на врската се подели на два атома, добиените честички добиваат по еден електрон и стануваат слободни радикали - велат дека се случува хомолитичко расцепување. Се формира нова врска поради електроните на реагенсот и подлогата.

Радикалните реакции се особено чести при трансформациите на алканите (хлорирање, нитрација итн.).

Со хетеролитичкиот метод на раскинување на врската, заеднички електронски пар се пренесува на еден од атомите, добиените честички стануваат јони, имаат цел број електричен полнеж и ги почитуваат законите на електростатско привлекување и одбивање.

Хетеролитичките реакции, врз основа на електронската природа на реагенсите, се поделени на електрофилни (на пример, додавање на повеќе врски во алкени или замена на водород во ароматични соединенија) и нуклеофилни (на пример, хидролиза на халогени деривати или интеракција на алкохоли со водород халиди).

Дали механизмот на реакција е радикален или јонски може да се утврди со проучување на експерименталните услови кои ја фаворизираат реакцијата.

Така, радикални реакции придружени со хомолитичко расцепување на врската:

– забрзано со зрачење h, во услови на високи температури на реакција во присуство на супстанции кои лесно се разградуваат со формирање на слободни радикали (на пример, пероксид);

– успорете во присуство на супстанции кои лесно реагираат со слободните радикали (хидрохинон, дифениламин);

– обично се одвиваат во неполарни растворувачи или во гасна фаза;

– често се автокаталитички и се карактеризираат со присуство на индукциски период.

Јонски реакции придружени со раскинување на хетеролитичка врска:

– се забрзани во присуство на киселини или бази и не се под влијание на светлина или слободни радикали;

– не се погодени од чистачи на слободни радикали;

– брзината и насоката на реакцијата се под влијание на природата на растворувачот;

– ретко се јавуваат во гасната фаза.

Синхроните реакции се случуваат без средно формирање на јони и радикали: раскинувањето на старите врски и формирањето на нови врски се случуваат синхроно (истовремено). Пример за синхрона реакција е ене синтеза – Diels-Alder реакција.

Ве молиме имајте предвид дека специјалната стрелка што се користи за означување на хомолитичното расцепување на ковалентна врска значи движење на еден електрон.

3) Во зависност од електронската природа на реагенсите, реакциите се делат на нуклеофилни, електрофилни и слободни радикали.

Слободните радикали се електрично неутрални честички со неспарени електрони, на пример: Cl ,  NO 2,
.

Во симболот на механизмот за реакција, радикалните реакции се означуваат со знакот R.

Нуклеофилните реагенси се моно- или полиатомски анјони или електрично неутрални молекули кои имаат центри со зголемен делумен негативен полнеж. Тие вклучуваат анјони и неутрални молекули како што се HO –, RO –, Cl –, Br –, RCOO –, CN –, R –, NH 3, C 2 H 5 OH, итн.

Во симболот на механизмот за реакција, радикалните реакции се означуваат со знакот N.

Електрофилните реагенси се катјони, едноставни или сложени молекули кои сами по себе или во присуство на катализатор имаат зголемен афинитет за електронски парови или негативно наелектризирани центри на молекули. Тие вклучуваат катјони H +, Cl +, + NO 2, + SO 3 H, R + и молекули со слободни орбитали: AlCl 3, ZnCl 2, итн.

Во симболот на механизмот, електрофилните реакции се претставени со знакот Е.

Нуклеофилите се донатори на електрони, а електрофилите се акцептори на електрони.

Електрофилните и нуклеофилните реакции може да се сметаат како киселинско-базни реакции; Овој пристап се заснова на теоријата на генерализирани киселини и бази (Луисовите киселини се акцептори на електронски парови, Луисовите бази се донатори на електронски парови).

Сепак, неопходно е да се направи разлика помеѓу концептите на електрофилност и киселост, како и нуклеофилност и базичност, бидејќи тие не се идентични. На пример, базичноста го одразува афинитетот за протон, а нуклеофилноста најчесто се оценува како афинитет за јаглеродниот атом:

OH – + H +  H 2 O хидроксид јон како база

OH – + CH 3 +  CH 3 OH хидроксид јон како нуклеофил

4) Во зависност од механизмот на елементарните фази, реакциите на органските соединенија можат да бидат многу различни: нуклеофилна супституција S N, електрофилна супституција S E, супституција на слободните радикали S R, елиминација во пар или елиминација на E, нуклеофилно или електрофилно додавање на Ad E и Ad Н, итн.

5) Според типот на активирање, реакциите се делат на каталитички, некаталитички и фотохемиски.

Реакциите кои бараат присуство на катализатор се нарекуваат каталитички реакции. Ако киселината делува како катализатор, тогаш зборуваме за кисела катализа. Реакциите катализирани со киселина вклучуваат, на пример, реакции на естерификација со формирање на естри, дехидрација на алкохоли со формирање на незаситени соединенија итн.

Ако катализаторот е база, тогаш зборуваме за основна катализа (како што е прикажано подолу, ова е типично за метанолиза на триацилглицероли).

Некаталитички реакции се реакции кои не бараат присуство на катализатор. Тие само се забрзуваат со зголемување на температурата, па понекогаш се нарекуваат и термички, иако овој термин не е широко користен. Почетните реагенси во овие реакции се многу поларни или наелектризирани честички. Овие можат да бидат, на пример, реакции на хидролиза, киселинско-базни интеракции.

Фотохемиските реакции се активираат со зрачење (фотони, h); овие реакции не се случуваат во темница, дури и со значително загревање. Ефикасноста на процесот на зрачење се мери со квантниот принос, кој се дефинира како број на реагирани молекули на реагенсот по апсорбиран квантум на светлина. Некои реакции се карактеризираат со квантен принос помал од единство; за други, на пример, за верижни реакции на халогенација на алкани, овој принос може да достигне 106.

6) Според одредени карактеристики, класификацијата на реакциите е исклучително разновидна: хидратација и дехидрација, хидрогенизација и дехидрогенизација, нитрација, сулфонација, халогенација, ацилација, алкилација, карбоксилација и декарбоксилација, енолизација, затворање и отворање на циклусот, изомеризација, оксидативно уништување, пиро , полимеризација, кондензација и сл.

7) Молекуларноста на органската реакција се определува со бројот на молекули во кои се случува вистинска промена на ковалентните врски во најбавниот стадиум на реакцијата, што ја одредува нејзината брзина. Се разликуваат следниве видови реакции:

– мономолекуларна – една молекула учествува во лимитирачката фаза;

– бимолекуларна – има две такви молекули итн.

Како по правило, нема молекуларност поголема од три. Исклучок се топохемиските (цврсти-фазни) реакции.

Молекуларноста се рефлектира во симболот на механизмот на реакција со додавање на соодветниот број, на пример: S N 2 - нуклеофилна бимолекуларна замена, S E 1 - електрофилна мономолекуларна супституција; Е1 – мономолекуларна елиминација итн.

Ајде да погледнеме неколку примери.

Пример 1. Атомите на водород во алканите може да се заменат со атоми на халоген:

CH 4 + C1 2  CH 3 C1 + HC1

Реакцијата следи верижен радикален механизам (напаѓачката честичка е радикалот на хлор C1  ). Тоа значи дека според електронската природа на реагенсите, оваа реакција е слободен радикал; со промена на бројот на честички - реакција на замена; по природата на расцепувањето на врската - хомолитичка реакција; тип на активирање - фотохемиски или термички; според посебни карактеристики - халогенација; механизам за реакција – С Р.

Пример 2. Атомите на водород во алканите може да се заменат со нитро група. Оваа реакција се нарекува реакција на нитрација и ја следи шемата:

Р – H+HO – NO 2  Р – NO 2 + H 2 O

Реакцијата на нитрација во алканите исто така следи верижен радикален механизам. Тоа значи дека според електронската природа на реагенсите, оваа реакција е слободен радикал; со промена на бројот на честички - реакција на замена; по природата на прекин на врската - хомолитичен; тип на активирање – термички; според посебни карактеристики - нитрација; по механизам – С Р.

Пример 3. Алкените лесно додаваат водород халид во двојната врска:

CH 3 – CH = CH 2 + HBr → CH 3 – CHBr – CH3.

Реакцијата може да се одвива според механизмот на електрофилно додавање, што значи дека според електронската природа на реагенсите - реакцијата е електрофилна (напаѓачка честичка - H +); со промена на бројот на честички – реакција на додавање; по природата на прекин на врската - хетеролитички; според посебни карактеристики - хидрохалогенизација; по механизам – Оглас Е.

Истата реакција во присуство на пероксиди може да продолжи со радикален механизам, а потоа, поради електронската природа на реагенсите, реакцијата ќе биде радикална (напаѓачката честичка е Br  ); со промена на бројот на честички – реакција на додавање; по природата на прекин на врската - хомолитичен; според посебни карактеристики - хидрохалогенизација; по механизам – Оглас Р.

Пример 4. Реакцијата на алкална хидролиза на алкил халидите се одвива преку механизмот на бимолекуларна нуклеофилна супституција.

CH 3 CH 2 I + NaOH  CH 3 CH 2 OH + NaI

Тоа значи дека според електронската природа на реагенсите, реакцијата е нуклеофилна (напаѓачка честичка – OH –); со промена на бројот на честички - реакција на замена; според природата на расцепувањето на врската - хетеролитичко, според посебните карактеристики - хидролиза; со механизам – S N 2.

Пример 5. Кога алкилхалидите реагираат со алкохолни раствори на алкали, се формираат алкени.

CH 3 CH 2 CH 2 Br
[CH 3 CH 2 C + H 2 ]  CH 3 CH = CH 2 + H +

Ова се објаснува со фактот дека добиената карбокација се стабилизира не со додавање на хидроксилен јон, чија концентрација во алкохолот е незначителна, туку со апстракција на протон од соседниот јаглероден атом. Реакцијата за промена на бројот на честички е одлепување; по природата на прекин на врската - хетеролитички; според посебни карактеристики - дехидрохалогенизација; според механизмот - елиминација на Е.

Контролни прашања

1. Наброј ги карактеристиките според кои се класифицираат органските реакции.

2. Како може да се класифицираат следните реакции:

– сулфонација на толуен;

– интеракција на етанол и сулфурна киселина со формирање на етилен;

– пропен бромирање;

- синтеза на маргарин од растително масло.

Поради огромната разновидност на органски материи (повеќе од 27 милиони), реакциите меѓу нив се случуваат и на различни начини. Ако додадете реакции со претставници на неорганска хемија (оксиди, соли, киселини, итн.), тогаш вашата глава генерално може да се врти и навистина е невозможно да се следи целата разновидност. Огромен број реакции се именувани во чест на научниците кои ги откриле. Затоа, оваа публикација ќе ги претстави оние основни принципи на реактивноста на органските супстанции кои во моментов и се познати на науката.

Хемиските својства на атомите и молекулите, изразени во нивната способност да комуницираат едни со други, се одредени од состојбата на електроните што ги содржат. Во поедноставните случаи, главната улога во хемиската интеракција ја игра валентностелектрони на надворешните обвивки на атоми кои реагираат.

Хемиските реакции, на прво приближување, може да се окарактеризираат како процеси во кои се јавува прераспределба на електроните од надворешната обвивка. Насоката на реакцијата значително зависи од распределбата на електроните во молекулите што реагираат. Множеството фактори кои ја контролираат дистрибуцијата на густината на електроните и можноста за формирање на нов, постабилен систем со минимална потенцијална енергија на крајот ја одредува појавата на хемиска реакција и е нејзина движечка сила.

Од производна гледна точка, една од најзначајните реакции ќе биде реакцијата на согорување. Се користи за енергија, отстранување на токсичен отпад итн. Погледот на научниот свет е привлечен од реакциите на трансформација на некои органски соединенија во други. Во молекулата на органска супстанција секогаш постои дел од органскиот синџир способен за реакција. Таквите атоми се нарекуваат реакциони центри. Бидејќи органските супстанции често имаат неколку реакциони центри кои имаат различни активности, се случуваат неколку реакции, со различни брзини и различни крајни производи. Најбрзата реакција се нарекува главна реакција, а останатите се секундарни. Поради ова, можно е дури и да се регулираат реакциите што се јавуваат за да се добијат посакуваните крајни производи. Ова се прави со помош на катализатори, кои долго време не се само забрзувачи на процесот, туку и нивни регулатори.

Познати се огромен број различни трансформации на органски соединенија, со помош на кои хемичарите можат да добијат речиси секоја супстанција од дадена структура. Нивната класификација помага да се движите низ различни органски реакции. Овој дел ја поставува основата за класификација на трансформациите на органски супстанции.

Сите реакции во органската хемија се класифицирани на следниов начин:

Според природата на трансформацијата на подлогата

Почетните соединенија во органските реакции се нарекуваат реактанти, а добиените соединенија се нарекуваат производи. Во оваа равенка, R-X и Y се реактанти, а R-Y и X се производи. За погодност, еден од реагенсите обично се нарекува супстрат, а другиот - реагенс за напад.

Групата X во подлогата R-X обично се нарекува група што заминува, а групата Y е групата што влегува. Типично, подлогата има посложениструктура, напаѓачкиот реагенс често има неорганскиприродата. На пример, во реакцијата на метанот со хлор


метанот е супстрат, а хлорот е напаѓачки агенс.

Симболите над стрелката (под стрелката) покажуваат Условипотребни за спроведување на реакцијата; во оваа реакција, такви услови се УВ зрачење и загревање.

Реакциите на замена се означени со латинска буква С(од англиски, „замена“ - замена).

Реакциите на супституција на водород често се именувани според вклучената функционална група. Оваа реакција се нарекува, на пример, реакција на хлорирање (H → Cl, т.е., атом на водород се заменува со атом на хлор).

Друг пример за реакција на замена на водород е реакцијата нитрација бензен(H → NO 2, т.е. атомот на водород се заменува со нитро група).

Не само атомите на водород можат да бидат предмет на замена, туку и различни функционални групи претходно внесени во молекули на јаглеводороди. На пример, замена Cl → OH:

Овде, Cl е групата што заминува, OH е групата што влегува.

На пример, изомеризацијата на 1-хлоропропан до 2-хлоропропан се забележува во присуство на алуминиум хлорид:

Според типот на активирање

Не-каталитичкисе реакции кои не бараат присуство на катализатор. Овие реакции се забрзуваат само со зголемување на температурата и понекогаш се нарекуваат термички реакции. Овој метод на активирање е означен со иконата т°.

Некаталитичките реакции вклучуваат некои од веќе дискутираните реакции, како што се нитрација на бензен и хидроброминирање на етилен. Почетните реагенси во овие реакции се многу поларни или наелектризирани честички.

КаталитичкиРеакциите кои бараат присуство на катализатор се нарекуваат реакции. Ако катализаторот е киселина, тогаш зборуваме за кисела катализа. Реакциите катализирани со киселина вклучуваат, на пример, дехидрација на изопропанол во присуство на сулфурна киселина и изомеризација на хлорпропан. Ако базата делува како катализатор, тогаш зборуваме најмногукатализа.

Фотохемиски реакции се реакции кои се активираат со зрачење; Овој метод на активирање е назначен hν . Фотохемиски активираните реакции вклучуваат реакција на хлорирање на метан. Реакцијата на димеризација на етилен е исто така фотохемиски активирана:

Важно е да се напомене дека оваа реакција не протекува во мракотдури и со значително загревање.

Според природата на раскинувањето на врските

• Радикални реакции

Радикалните реакции се придружени хомолитичка руптураврски и формирање на радикали - неутрални честички кои содржат еден или повеќе неспарени електрони.

Радикалните реакции се особено чести при трансформациите на алканите. На пример, во реакцијата на хлорирање на метан

атомот на хлор делува како радикален реагенс, а реакцијата во целина продолжува како реакција радикална заменаи е назначен С Р.

• Јонски реакции

Јонските реакции се случуваат со учество на јони и, по правило, се придружени хетеролитичка руптураврски во подлогата.

Наелектризирана честичка која има празно место p-орбиталнана јаглеродниот атом се нарекува карбокација.

Наелектризираната честичка која содржи осамен електронски пар (LEP) на јаглероден атом се нарекува карбанион.

Јонските реакции се најчести кај трансформациите на органски соединенија. Наједноставниот пример за хетеролитичко расцепување на ковалентна врска е реакцијата дисоцијација на карбоксилна киселина.

Реакцијата дискутирана погоре е јонска реакција хидролиза на хлорометан:

Во оваа реакција, реактантот, кој има негативен полнеж, го донира својот пар електрони за да формира врска со подлогата. Слична реакција се јавува кога амонијакот реагира со етилбромид.

Во оваа реакција, напаѓачкиот реагенс е неутрална молекула на амонијак, која го донира својот електронски пар за да формира врска со подлогата. Се нарекуваат реагенси кои го донираат својот електронски пар за време на реакција за да формираат врска со подлогата нуклеофилни реагенси, или нуклеофили.

Нуклеофилите обично можат да бидат негативеннаелектризирани јони: хидроксид јон OH - , алкоксид јон OR - , алкилтио јон RS - , алкилкарбокси јон RCOO - , халоген јон Hal - , цијанид јон CN - , хидрид јон H -

Реакцијата на хидроброминација на етилен, исто така, започнува со додавање на позитивно наелектризирана честичка - протон - поради пар π-електрони на подлогата.

Позитивно наелектризираните реагенси кои прифаќаат електронски пар за време на реакција за да формираат ковалентна врска со подлогата се нарекуваат електрофилни реагенсиили електрофили.

Електрофилите можат да бидат:а) позитивни јони: H +, Br +, NO 2 +, R + итн.

б) неутрални молекули кои имаат поларни врски и, според тоа, атоми кои носат делумно позитивен полнеж и се способни да формираат врска поради пар електрони на подлогата.

Утврдувањето на природата на реагенсот - радикален, нуклеофилен и електрофилен - ви овозможува да ја разјасните класификацијата на органските реакции според тип на трансформација на подлогата.

Реакциите на супституција во кои напуштачката група во супстратот се заменува со нуклеофилни реагенси се нарекуваат реакции нуклеофилна замена. Реакциите на хидролиза на хлорометан и амонијак со етил бромид се такви и се означени како Реакции од типот S N.

Реакциите на супституција кои се јавуваат со учество на електрофилни реагенси се нарекуваат реакции електрофилна заменаи означуваат С Е. Таквата реакција може да вклучува бензен нитрација.

Така, класификацијата на органските реакции според видот на трансформација на подлогата, како и ознаките на овие реакции, може да се прикаже во форма на табела.

Поднесете рејтинг

Реагенс	Тип на трансформација	Означување
Радикална

Класификација на хемиски реакции во неорганска и органска хемија

Хемиските реакции или хемиските појави се процеси како резултат на кои од некои супстанции се формираат други кои се разликуваат од нив по состав и (или) структура.

За време на хемиските реакции, нужно се јавува промена на супстанциите, при што старите врски се прекинуваат и се формираат нови врски меѓу атомите.

Хемиските реакции мора да се разликуваат од нуклеарни реакции.Како резултат на хемиска реакција, вкупниот број на атоми на секој хемиски елемент и неговиот изотопски состав не се менуваат. Нуклеарните реакции се поинаква работа - процесите на трансформација на атомските јадра како резултат на нивната интеракција со други јадра или елементарни честички, на пример, трансформација на алуминиум во магнезиум:

$↙(13)↖(27)(Al)+ ()↙(1)↖(1)(H)=()↙(12)↖(24)(Mg)+()↙(2)↖(4 )(Тој)$

Класификацијата на хемиските реакции е повеќеслојна, т.е. може да се заснова на различни карактеристики. Но, која било од овие карактеристики може да вклучува реакции помеѓу неоргански и органски супстанции.

Да ја разгледаме класификацијата на хемиските реакции според различни критериуми.

Класификација на хемиските реакции според бројот и составот на реактантите. Реакции кои настануваат без промена на составот на супстанцијата

Во неорганската хемија, таквите реакции вклучуваат процеси на добивање алотропни модификации на еден хемиски елемент, на пример:

$С_((графит))⇄С_((дијамант))$

$S_((ромбична))⇄S_((моноклинична))$

$Р_((бело))⇄Р_((црвено))$

$Sn_((бел калај))⇄Sn_((сив калај))$

$3О_(2(кислород))⇄2О_(3(озон))$.

Во органската хемија, овој тип на реакција може да вклучува реакции на изомеризација, кои се случуваат без промена не само на квалитативниот, туку и на квантитативниот состав на молекулите на супстанциите, на пример:

1. Изомеризација на алканите.

Реакцијата на изомеризација на алканите е од големо практично значење, бидејќи јаглеводородите со изоструктура имаат помала способност да детонираат.

2. Изомеризација на алкените.

3. Алкинска изомеризација(реакција на А.Е. Фаворски).

4. Изомеризација на халоалканите(А.Е. Фаворски).

5. Изомеризација на амониум цијанат со загревање.

Уреата првпат била синтетизирана од Ф. Волер во 1882 година со изомеризација на амониум цијанат кога се загрева.

Реакции кои настануваат со промена на составот на супстанцијата

Може да се разликуваат четири типа на такви реакции: комбинација, распаѓање, замена и размена.

1. Сложени реакции- Тоа се реакции во кои од две или повеќе супстанции се формира една сложена супстанција.

Во неорганската хемија, целата разновидност на реакции на соединенија може да се разгледа со користење на примерот на реакции за производство на сулфурна киселина од сулфур:

1) добивање на сулфур оксид (IV):

$S+O_2=SO_2$ - од две едноставни супстанции се формира една сложена супстанција;

2) добивање на сулфур оксид (VI):

$2SO_2+O_2(⇄)↖(t,p,cat.)2SO_3$ - една сложена супстанција се формира од едноставни и сложени супстанции;

3) добивање на сулфурна киселина:

$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ - две сложени супстанции формираат една сложена супстанција.

Пример за реакција на соединение во која една сложена супстанција се формира од повеќе од две почетни супстанции е последната фаза на производство на азотна киселина:

$4NO_2+O_2+2H_2O=4HNO_3$.

Во органската хемија, реакциите на спојување најчесто се нарекуваат реакции на додавање. Целата разновидност на ваквите реакции може да се разгледа со користење на примерот на блок од реакции кои ги карактеризираат својствата на незаситените супстанции, на пример, етилен:

1) реакција на хидрогенизација - додавање на водород:

$CH_2(=)↙(етен)CH_2+H_2(→)↖(Ni,t°)CH_3(-)↙(етан)CH_3;$

2) реакција на хидратација - додавање вода:

$CH_2(=)↙(етен)CH_2+H_2O(→)↖(H_3PO_4,t°)(C_2H_5OH)↙(етанол);$

3) реакција на полимеризација:

$(nCH_2=CH_2)↙(етилен)(→)↖(p,cat.,t°)((-CH_2-CH_2-)_n)↙(полиетилен)$

2. Реакции на распаѓање- Станува збор за реакции во кои од една сложена супстанција се формираат неколку нови супстанци.

Во неорганската хемија, целата разновидност на такви реакции може да се разгледа со користење на примерот на блок од реакции за производство на кислород со лабораториски методи:

1) распаѓање на жива (II) оксид:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$ - од една сложена супстанција се формираат две едноставни;

2) распаѓање на калиум нитрат:

$2KNO_3(→)↖(t°)2KNO_2+O_2$ - од една сложена супстанција се формираат една проста и една сложена;

3) распаѓање на калиум перманганат:

$2KMnO_4(→)↖(t°)K_2MnO_4+MnO_2+O_2$ - од една сложена супстанција се формираат две сложени и една проста, т.е. три нови супстанции.

Во органската хемија, реакциите на распаѓање може да се земат предвид користејќи го примерот на блок од реакции за производство на етилен во лабораторија и индустрија:

1) реакција на дехидрација (елиминација на вода) на етанол:

$C_2H_5OH(→)↖(H_2SO_4,t°)CH_2=CH_2+H_2O;$

2) реакција на дехидрогенизација (елиминација на водород) на етанот:

$CH_3—CH_3(→)↖(Cr_2O_3,500°C)CH_2=CH_2+H_2;$

3) реакција на пукање на пропан:

$CH_3-CH_2CH_3(→)↖(t°)CH_2=CH_2+CH_4.$

3. Реакции на замена- ова се реакции како резултат на кои атомите на едноставна супстанција ги заменуваат атомите на елемент во сложена супстанција.

Во неорганската хемија, пример за такви процеси е блок од реакции кои ги карактеризираат својствата, на пример, на металите:

1) интеракција на алкалните и земноалкалните метали со вода:

$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2$

2) интеракција на метали со киселини во раствор:

$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2$;

3) интеракција на метали со соли во раствор:

$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$

4) металотермија:

$2Al+Cr_2O_3(→)↖(t°)Al_2O_3+2Cr$.

Предмет на проучување на органската хемија не се едноставни супстанции, туку само соединенија. Затоа, како пример за реакција на супституција, го прикажуваме најкарактеристичниот својство на заситените соединенија, особено метанот, способноста на неговите водородни атоми да се заменат со атоми на халоген:

$CH_4+Cl_2(→)↖(hν)(CH_3Cl)↙(хлорометан)+HCl$,

$CH_3Cl+Cl_2→(CH_2Cl_2)↙(дихлорометан)+HCl$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→(CHCl_3)↙(трихлорометан)+HCl$,

$CHCl_3+Cl_2→(CCl_4)↙(јаглерод тетрахлорид)+HCl$.

Друг пример е бромирање на ароматично соединение (бензен, толуен, анилин):

Да обрнеме внимание на особеноста на реакциите на супституција во органски супстанции: како резултат на таквите реакции, не се формира едноставна и сложена супстанција, како во неорганската хемија, туку две сложени супстанции.

Во органската хемија, реакциите на супституција вклучуваат и некои реакции помеѓу две сложени супстанции, на пример, нитрација на бензен:

$C_6H_6+(HNO_3)↙(бензен)(→)↖(H_2SO_4(конк.),t°)(C_6H_5NO_2)↙(нитробензен)+H_2O$

Тоа е формално реакција на размена. Фактот дека ова е реакција на супституција станува јасен само кога ќе се разгледа нејзиниот механизам.

4. Реакции на размена- Тоа се реакции во кои две сложени супстанци ги разменуваат своите составни делови.

Овие реакции ги карактеризираат својствата на електролитите и во растворите се одвиваат според правилото на Бертоле, т.е. само ако резултатот е формирање на талог, гас или супстанција која малку се дисоцира (на пример, $H_2O$).

Во неорганската хемија, ова може да биде блок од реакции кои ги карактеризираат, на пример, својствата на алкалите:

1) реакција на неутрализација што се јавува со формирање на сол и вода:

$NaOH+HNO_3=NaNO_3+H_2O$

или во јонска форма:

$OH^(-)+H^(+)=H_2O$;

2) реакцијата помеѓу алкали и сол, која се јавува со формирање на гас:

$2NH_4Cl+Ca(OH)_2=CaCl_2+2NH_3+2H_2O$

или во јонска форма:

$NH_4^(+)+OH^(-)=NH_3+H_2O$;

3) реакцијата помеѓу алкали и сол, која се јавува со формирање на талог:

$CuSO_4+2KOH=Cu(OH)_2↓+K_2SO_4$

или во јонска форма:

$Cu^(2+)+2OH^(-)=Cu(OH)_2↓$

Во органската хемија, можеме да разгледаме блок од реакции кои ги карактеризираат, на пример, својствата на оцетната киселина:

1) реакција која се јавува со формирање на слаб електролит - $H_2O$:

$CH_3COOH+NaOH⇄NaCH_3COO+H_2O$

$CH_3COOH+OH^(-)⇄CH_3COO^(-)+H_2O$;

2) реакција која се јавува со формирање на гас:

$2CH_3COOH+CaCO_3=2CH_3COO^(-)+Ca^(2+)+CO_2+H_2O$;

3) реакција што се јавува со формирање на талог:

$2CH_3COOH+K_2SiO_3=2KCH_3COO+H_2SiO_3↓$

$2CH_3COOH+SiO_3^(−)=2CH_3COO^(−)+H_2SiO_3↓$.

Класификација на хемиските реакции според промените во оксидационите состојби на хемиските елементи кои формираат супстанции

Реакции кои се јавуваат со промена на оксидациските состојби на елементите или редокс реакции.

Тие вклучуваат многу реакции, вклучувајќи ги сите реакции на супституција, како и оние реакции на комбинација и распаѓање во кои е вклучена барем една едноставна супстанција, на пример:

1.$(Mg)↖(0)+(2H)↖(+1)+SO_4^(-2)=(Mg)↖(+2)SO_4+(H_2)↖(0)$

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(редукционо средство)(→)↖(оксидација)(Mg)↖(+2)$

$((2H)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(оксидатор)(→)↖(намалување)(H_2)↖(0)$

2.$(2Mg)↖(0)+(O_2)↖(0)=(2Mg)↖(+2)(O)↖(-2)$

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(редукционо средство)(→)↖(оксидација)(Mg)↖(+2)|4|2$

$((O_2)↖(0)+4(e)↖(-))↙(оксидатор)(→)↖(намалување)(2O)↖(-2)|2|1$

Како што се сеќавате, сложените редокс реакции се составуваат со помош на методот на електронска рамнотежа:

$(2Fe)↖(0)+6H_2(S)↖(+6)O_(4(k))=(Fe_2)↖(+3)(SO_4)_3+3(S)↖(+4)O_2+ 6H_2O $

$((Fe)↖(0)-3(e)↖(-))↙(редукционо средство)(→)↖(оксидација)(Fe)↖(+3)|2$

$((S)↖(+6)+2(e)↖(-))↙(оксидатор)(→)↖(намалување)(S)↖(+4)|3$

Во органската хемија, впечатлив пример за редокс реакции се својствата на алдехидите:

1. Алдехидите се редуцираат до соодветните алкохоли:

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(H_2)↖(0))↙(\текст„ацетикалдехид“) ( →)↖(Ni,t°)(CH_3-(C)↖(-1)(H_2)↖(+1)(O)↖(-2)(H)↖(+1))↙(\текст " етил алкохол“)$

$((C)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(оксидатор)(→)↖(намалување)(C)↖(-1)|1$

$((H_2)↖(0)-2(e)↖(-))↙(редукционо средство)(→)↖(оксидација)2(H)↖(+1)|1$

2. Алдехидите се оксидираат во соодветните киселини:

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(Ag_2)↖(+1)(O)↖(-2)) ↙(\текст"ацетикалдехид"))(→)↖(t°)(CH_3-(Ag)↖(0)(C)↖(+3)(O)↖(-2)(OH)↖(-2 +1)+2(Ag)↖(0)↓)↙(\текст"етил алкохол")$

$((C)↖(+1)-2(e)↖(-))↙(редукционо средство)(→)↖(оксидација)(C)↖(+3)|1$

$(2(Ag)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(оксидатор)(→)↖(намалување)2(Ag)↖(0)|1$

Реакции кои настануваат без промена на оксидационите состојби на хемиските елементи.

Тие ги вклучуваат, на пример, сите реакции на јонска размена, како и:

• многу сложени реакции:

$Li_2O+H_2O=2LiOH;$

• многу реакции на распаѓање:

$2Fe(OH)_3(→)↖(t°)Fe_2O_3+3H_2O;$

• реакции на естерификација:

$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.

Класификација на хемиски реакции по термички ефект

Врз основа на термичкиот ефект, реакциите се поделени на егзотермни и ендотермични.

Егзотермични реакции.

Овие реакции се случуваат со ослободување на енергија.

Тие ги вклучуваат речиси сите реакции на соединенија. Редок исклучок е ендотермичката реакција на синтеза на азотен оксид (II) од азот и кислород и реакцијата на водородниот гас со цврст јод:

$N_2+O_2=2НЕ - Q$,

$H_(2(g))+I(2(t))=2HI - Q$.

Егзотермичките реакции кои се јавуваат со ослободување на светлина се класифицирани како реакции на согорување, на пример:

$4P+5O_2=2P_2O_5+Q,$

$CH_4+2O_2=CO_2+2H_2O+Q$.

Хидрогенизацијата на етилен е пример за егзотермна реакција:

$CH_2=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3-CH_3+Q$

Работи на собна температура.

Ендотермични реакции

Овие реакции се случуваат со апсорпција на енергија.

Очигледно, тие ги вклучуваат скоро сите реакции на распаѓање, на пример:

а) калцинација на варовник:

$CaCO_3(→)↖(t°)CaO+CO_2-Q;$

б) пукање на бутан:

Количината на енергија ослободена или апсорбирана како резултат на реакција се нарекува термички ефект на реакцијата, и се вика равенката на хемиската реакција што го покажува овој ефект термохемиска равенка, На пример:

$H_(2(g))+Cl_(2(g))=2HCl_((g))+92,3 kJ,$

$N_(2(g))+O_(2(g))=2NO_((g)) - 90,4 kJ$.

Класификација на хемиските реакции според состојбата на агрегација на супстанциите што реагираат (фазен состав)

Хетерогени реакции.

Ова се реакции во кои реактантите и реакционите производи се во различни состојби на агрегација (во различни фази):

$2Al_((t))+3CuCl_(2(sol))=3Cu_((t))+2AlCl_(3(sol))$,

$CaC_(2(t))+2H_2O_((l))=C_2H_2+Ca(OH)_(2(раствор))$.

Хомогени реакции.

Ова се реакции во кои реактантите и реакционите производи се во иста состојба на агрегација (во иста фаза):

Класификација на хемиските реакции според учеството на катализатор

Не-каталитички реакции.

Се јавуваат некаталитички реакции без учество на катализатор:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$,

$C_2H_4+3O_2(→)↖(t°)2CO_2+2H_2O$.

Каталитички реакции.

Во тек се каталитички реакции со учество на катализатор:

$2KClO_3(→)↖(MnO_2,t°)2KCl+3O_2,$

$(C_2H_5OH)↙(етанол)(→)↖(H_2SO-4,t°)(CH_2=CH_2)↙(етен)+H_2O$

Бидејќи сите биолошки реакции што се случуваат во клетките на живите организми се случуваат со учество на специјални биолошки катализатори од протеинска природа - ензими, сите тие се каталитички или, поточно, ензимски.

Треба да се напомене дека повеќе од 70% $ од хемиските индустрии користат катализатори.

Класификација на хемиските реакции по насока

Неповратни реакции.

Неповратни реакции тече под овие услови само во една насока.

Тие ги вклучуваат сите реакции на размена придружени со формирање на талог, гас или супстанција која малку дисоцира (вода) и сите реакции на согорување.

Реверзибилни реакции.

Реверзибилните реакции под овие услови се случуваат истовремено во две спротивни насоки.

Огромно мнозинство од ваквите реакции се.

Во органската хемија, знакот на реверзибилност се рефлектира со антонимите на процесите:

• хидрогенизација - дехидрогенизација;
• хидратација - дехидрација;
• полимеризација - деполимеризација.

Сите реакции на естерификација (спротивниот процес, како што знаете, се нарекува хидролиза) и хидролиза на протеини, естри, јаглени хидрати и полинуклеотиди се реверзибилни. Реверзибилноста лежи во основата на најважниот процес во живиот организам - метаболизмот.