2. Окислительно-восстановительные реакции
К таковым относят реакции, в которых реагирующие вещества обмениваются электронами, изменяя при этом степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ. Например:
Zn + 2 H+ → Zn2+ + H2↑,
FeS2 + 8 HNO3(конц) = Fe(NO3)3 + 5 NO↑ + 2 H2SO4 + 2 H2O,
Подавляющее большинство химических реакций относятся к окислительно-восстановительным, они играют исключительно важную роль.
3. Лиганднообменные реакции
К таковым относят реакции, в ходе которых происходит перенос электронной пары с образованием ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму. Например:
Cu(NO3)2 + 4 NH3 = [Cu(NH3)4](NO3)2,
Fe + 5CO = [Fe(CO)5],
Al(OH)3 + NaOH = [NaAl(OH)4].
Особенность лиганднообменных реакций образование новых соединений, называемых комплексными, происходит без изменения степени окисления.
Обратимые и необратимые химические реакции
Обратимыми называют такие химические процессы, продукты которых способны реагировать друг с другом в тех же условиях, в которых они получены, с образованием исходных веществ.
Для обратимых реакций уравнение принято записывать следующим образом:
А
+ В
АВ.
Две противоположно направленные стрелки указывают на то, что при одних и тех же условиях одновременно протекает как прямая, так и обратная реакция, например:
СН3СООН + С2Н5ОН СН3СООС2Н5 + Н2О или образование озона
Необратимыми называют такие химические процессы, продукты которых не способны реагировать друг с другом с образованием исходных веществ. Разложение бертолетовой соли пример необратимой реакциисоли Сложные вещества, состоящие из атомов металлов и кислотных остатко:
2 КСlО3 → 2 КСl + 3 О2↑,
или окисление глюкозы кислородом воздуха:
С6Н12О6 + 6 О2 → 6 СО2 + 6 Н2О.
Нанохимия
Технологические предпосылки возникновения «нанонаук».
В 1959 г. появился первый плоский транзистор.В 1965 г. уже выпускались
микросхемы, состоящие из 50-60 транзисторов. 40 лет назад Гордон Мур, сооснователь
фирмы Intel, предположил, что быстродействие компьютеров и обеспечивающее его
число элементов на микросхеме будут удваиваться каждые 18 месяцев без существенного изменения цены. Согласно его прогнозу, эта тенденция должна была сохраниться в течение 10 лет, а в 1975 г. все обнаружили, что прогноз сбывается. Атомно-молекулярная и электронная структура химических частиц и веществ – классическая проблема химической физики.
Из-за размерных эффектов выделяют химию малых частиц – кластеров, содержащих от нескольких атомов или молекул до нескольких десятков. Пример: потенциал ионизации молекулы воды, ее димера и льда составляют соответственно 12,6; 11,1 и 8,8 эВ. Подобные особые свойства малых ассоциатов воды несомненно имеют большое значение в живых объектах – во внутриклеточных процессах. Потенциал ионизации кластеров Nan уменьшается медленно с ростом n, причем это падение сопровождается осцилляциями; четные члены ряда имею более высокий потенциал, чем нечетные, но даже для кластера Na14 потенциал ионизации в полтора раза больше работы выхода электрона для металлического натрия. Если хотя бы в одном из трех измерений частица вещества имеет размеры меньше 1000 нм (т.е. менее 10-6 м), то в ней существенно возрастает доля поверхностных атомов или молекул по сравнению с атомами (молекулами) в объеме; в этом случае говорят о наночастицах. Из школьного курса физики известно, что поверхностные атомы (молекулы) обладают некоторой избыточной энергией по сравнению с объемными, что обусловливает поверхностное натяжение и капиллярный эффект. В металлических наночастицах ограничена длина свободного пробега электрона по сравнению с обычным (“компактным”) металлом. В результате в материалах, состоящих из наночастиц, механические, электрические, магнитные, оптические свойства перестают быть константами – они зависят от размеров и формы частиц. Размеры деталей в современных микропроцессорах уже приблизились к 1000 нм (1 микрон), и конструкторам приходится заново исследовать все свойства материалов (металлов, полупроводников, изоляторов), применяемых в микроэлектронике. Химические свойства веществ выявляются в разнообразных химических реакциях.