Ονόματα και παραδείγματα απλών χημικών αντιδράσεων

Μια χημική αντίδραση είναι μια διαδικασία αλλαγής της ύλης κατά την οποία μία ή περισσότερες χημικές ουσίες μετατρέπονται σε άλλες διαφορετικές ουσίες . Υπάρχουν χιλιάδες χημικές αντιδράσεις και πολλές από αυτές συμβαίνουν συνεχώς γύρω μας, ακόμη και μέσα στο σώμα μας. Αυτές οι αντιδράσεις μπορεί να είναι πολύ απλές, με τη συμμετοχή δύο, τριών ή τεσσάρων χημικών ουσιών ή μπορεί να γίνουν πολύ περίπλοκες, με τη συμμετοχή πολλών αντιδραστηρίων και την παραγωγή μιας μεγάλης ποικιλίας διαφορετικών προϊόντων.

Στις ενότητες αυτού του άρθρου θα δούμε πώς ταξινομούνται οι χημικές αντιδράσεις σύμφωνα με διαφορετικά κριτήρια, καθώς και παραδείγματα αντιπροσωπευτικών απλών χημικών αντιδράσεων κάθε τύπου αντίδρασης.

Τύποι χημικών αντιδράσεων ανάλογα με τον αριθμό των αντιδρώντων ή/και προϊόντων

Ο ευκολότερος τρόπος ταξινόμησης των χημικών αντιδράσεων είναι ανάλογα με τον αριθμό των αντιδρώντων και προϊόντων που εμπλέκονται και ανάλογα με τον τύπο ανταλλαγής που συμβαίνει μεταξύ των αντιδρώντων. Σύμφωνα με αυτό το κριτήριο, οι χημικές αντιδράσεις μπορεί να είναι:

• Αντιδράσεις συνδυασμού ή σύνθεσης.
• Αντιδράσεις αποσύνθεσης.
• Αντιδράσεις αντικατάστασης ή υποκατάστασης.
• Αντιδράσεις διπλής υποκατάστασης ή μετάθεσης.
• Αντιδράσεις ισομερισμού.

Αντιδράσεις συνδυασμού ή σύνθεσης

Είναι εκείνες οι αντιδράσεις κατά τις οποίες δύο ή περισσότερες χημικές ουσίες συνδυάζονται για να σχηματίσουν ένα μόνο προϊόν. Αναγνωρίζονται επειδή υπάρχουν περισσότερα από ένα αντιδρώντα αλλά μόνο ένα προϊόν. Η απλούστερη γενική αντίδραση μοιάζει με αυτό:

Παραδείγματα Συνδυασμένων Αντιδράσεων

• Η αντίδραση σχηματισμού οξειδίου του σιδήρου

• καύση άνθρακα

• Η ενυδάτωση του αιθυλενίου

αντιδράσεις αποσύνθεσης

Είναι ουσιαστικά το αντίθετο των αντιδράσεων συνδυασμού. Αποτελούνται από μια αντίδραση κατά την οποία μια ουσία διασπάται ή αποσυντίθεται για να σχηματίσει άλλα διαφορετικά μόρια. Η γενική αντίδραση είναι αντίθετη από την προηγούμενη:

Παραδείγματα αντιδράσεων αποσύνθεσης

• ηλεκτρόλυση νερού

• Η αποσύνθεση του τριιωδιούχου αζώτου

• Η αποσύνθεση του χλωρικού καλίου

Απλές αντιδράσεις μετατόπισης, αντικατάστασης ή αντικατάστασης

Σε αυτόν τον τύπο αντίδρασης, συμμετέχουν δύο αντιδρώντα και παράγονται δύο προϊόντα. Ωστόσο, ένα από τα δύο αντιδρώντα μπορεί να φανεί ότι αντικαθιστά ένα από τα δύο μισά του άλλου αντιδρώντος. Η γενική αντίδραση έχει την ακόλουθη μορφή:

Σε αυτή την αντίδραση, το αντιδρών C αντικαθιστά το Β στην ένωση ΑΒ.

Παραδείγματα αντιδράσεων μετατόπισης

• αντικατάσταση του ιωδίου από βρώμιο

• Μετατόπιση υδρογόνου από ψευδάργυρο

• μετατόπιση αργύρου από χαλκό

Αντιδράσεις διπλής υποκατάστασης ή μετάθεσης

Αυτές οι αντιδράσεις είναι παρόμοιες με τις προηγούμενες, με τη διαφορά ότι σε αυτή την περίπτωση υπάρχουν δύο ενώσεις που αποτελούνται από ζεύγη η καθεμία και, κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, το ένα ήμισυ του ενός από τα ζεύγη αντικαθιστά το μισό του άλλου και αντίστροφα. Αναγνωρίζονται επειδή υπάρχουν δύο ενώσεις ως αντιδρώντα και δύο ως προϊόντα. Αυτές οι αντιδράσεις είναι παρόμοιες με την αλλαγή συντρόφου κατά τη διάρκεια ενός χορού. Η συνολική αντίδραση είναι:

Παραδείγματα αντιδράσεων διπλής μετατόπισης

• Αντίδραση εξουδετέρωσης μεταξύ υδροξειδίου του νατρίου και υδροχλωρικού οξέος

Παρατηρήστε σε αυτό το παράδειγμα ότι το νάτριο αντικαθιστά το υδρογόνο σε HCl και ταυτόχρονα το υδρογόνο αντικαθιστά το νάτριο στο NaOH.

• Αντίδραση μετάθεσης μεταξύ νιτρικού αργύρου και χλωριούχου νατρίου

• Υδρόλυση οξικού αιθυλεστέρα

Αντιδράσεις αναδιάταξης ή ισομερισμού

Αυτές είναι οι απλούστερες αντιδράσεις που πρέπει να αναγνωριστούν, καθώς περιλαμβάνουν μόνο δύο χημικά είδη: ένα μόριο αντιδρώντος και ένα μόριο προϊόντος. Δεδομένου ότι ο νόμος της διατήρησης της ύλης πρέπει να ικανοποιηθεί, όλα τα άτομα που υπάρχουν στο αντιδρών πρέπει να εξακολουθούν να υπάρχουν στα προϊόντα, επομένως και τα δύο μόρια έχουν τον ίδιο μοριακό τύπο. Ωστόσο, και οι δύο ενώσεις είναι διαφορετικές επειδή συμβαίνουν αλλαγές στη δομή, στη σειρά με την οποία συνδέονται τα άτομα ή και στα δύο.

Αυτός ο τύπος αντίδρασης μπορεί να αναπαρασταθεί με γενικό τρόπο ως εξής:

Παραδείγματα αντιδράσεων ισομερισμού

• Ισομερισμός θειοκυανικού μεθυλεστέρα

Σε αυτή την αντίδραση μπορεί να φανεί ότι υπήρξε μια αλλαγή στο άτομο που είναι συνδεδεμένο με την ομάδα μεθυλίου (CH3 ₎ . Στην αρχή είναι θείο, ενώ στο προϊόν το μεθύλιο συνδέεται με το άζωτο.

• Ισομερισμός ακόρεστων λιπαρών οξέων

Αυτή η αντίδραση δείχνει τον ισομερισμό του ελαϊκού οξέος, το οποίο είναι ένα cis λίπος, στο ελαϊδικό οξύ, το οποίο είναι ένα trans λίπος.

• Ισομερισμός πεντ-4-ενοϊκού οξέος

Τύποι χημικών αντιδράσεων ανάλογα με τη ροή θερμότητας

Ανάλογα με την κατεύθυνση προς την οποία ρέει η θερμότητα μιας αντίδρασης, αυτές μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο μεγάλες ομάδες:

• εξώθερμες αντιδράσεις
• ενδόθερμες αντιδράσεις

εξώθερμες αντιδράσεις

Είναι εκείνα που, όταν εμφανίζονται, απελευθερώνουν ενέργεια με τη μορφή θερμότητας. Χαρακτηρίζονται από αρνητική ενθαλπία αντίδρασης και επειδή οι χημικοί δεσμοί στα προϊόντα είναι ισχυρότεροι και πιο σταθεροί από ότι στα αντιδρώντα.

Παραδείγματα εξώθερμων αντιδράσεων

• Καύση μαγειρικού αερίου, βουτάνιο

Σε αυτή την αντίδραση μπορεί να φανεί ότι υπήρξε μια αλλαγή στο άτομο που συνδέεται με την ομάδα

• Αντίδραση μεταλλικού νατρίου με νερό

• Η διάλυση του χαλκού με υδροχλωρικό οξύ

ενδόθερμες αντιδράσεις

Είναι ακριβώς το αντίθετο των εξώθερμων αντιδράσεων. Σε αυτή την περίπτωση, τα αντιδρώντα απορροφούν θερμότητα καθώς μετατρέπονται στα προϊόντα και προκαλούν ψύξη του περιβάλλοντός τους.

Παραδείγματα ενδόθερμων αντιδράσεων

• Φωτοσύνθεση

• Μετατροπή του μοριακού οξυγόνου σε όζον

• ηλεκτρόλυση νερού

Τύποι αντιδράσεων ανάλογα με το είδος της χημικής αλλαγής που συμβαίνει

Ένα μεγάλο μέρος από τις χιλιάδες χημικές αντιδράσεις που υπάρχουν εμπίπτουν σε μία από αυτές τις τρεις κατηγορίες, ανάλογα με τον τύπο της χημικής αλλαγής ή ανταλλαγής ηλεκτρονίων που συμβαίνει:

• αντιδράσεις καθίζησης
• Αντιδράσεις οξέος-βάσης
• Αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής

αντιδράσεις καθίζησης

Πρόκειται για αντιδράσεις που περιλαμβάνουν δύο ιοντικές ενώσεις σε διάλυμα που αντιδρούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια στερεή ένωση που κατακρημνίζεται.

Παραδείγματα αντιδράσεων καθίζησης

• Η καθίζηση ιόντων αργύρου με ιόντα βρωμιδίου

• Καθίζηση ανθρακικού ασβεστίου από σκληρό νερό

• Η καθίζηση ιόντων υδραργύρου με υδρόθειο

Αντιδράσεις οξέος-βάσης

Ονομάζονται επίσης αντιδράσεις εξουδετέρωσης, αποτελούνται από την αντίδραση μεταξύ ενός οξέος ή μιας ουσίας ικανής να δώσει πρωτόνια και μιας βάσης ή ουσίας ικανής να δέχεται πρωτόνια. Σε πολλές περιπτώσεις απλών αντιδράσεων οξέος-βάσης, τα προϊόντα είναι ένα αλάτι και νερό.

Παραδείγματα αντιδράσεων οξέος-βάσης

• Εξουδετέρωση υδροϊωδικού οξέος με υδροξείδιο του νατρίου

• Εξουδετέρωση θειικού οξέος με υδροξείδιο λιθίου

• Εξουδετέρωση φωσφορικού οξέος με υδροξείδιο του αργιλίου

Αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής ή οξειδοαναγωγής

Πρόκειται για αντιδράσεις κατά τις οποίες ένα αντιδρών αφαιρεί ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια από ένα άλλο, προκαλώντας και τα δύο να υποστούν μια αλλαγή στο σθένος τους ή στην κατάσταση οξείδωσης. Αυτός που δέχεται τα ηλεκτρόνια ονομάζεται οξειδωτικός παράγοντας, ενώ αυτός που τα παραδίδει ονομάζεται αναγωγικός παράγοντας.

Παραδείγματα αντιδράσεων οξειδοαναγωγής

• Η οξείδωση του σιδήρου σε οξείδιο του σιδήρου

• Ο σχηματισμός χλωριούχου νατρίου από χλώριο και στοιχειακό νάτριο

• Η οξείδωση της ισοπροπυλικής αλκοόλης σε ακετόνη

βιβλιογραφικές αναφορές

Brown, T. (2021). Chemistry: The Central Science (11η έκδ.). Λονδίνο, Αγγλία: Εκπαίδευση Pearson.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Χημεία (10η έκδ.). Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη: MCGRAW-HILL.

Ταξινόμηση χημικών αντιδράσεων. (2020, 30 Οκτωβρίου). Ανακτήθηκε από https://espanol.libretexts.org/@go/page/1820