- •«Российский государственный университет правосудия»
- •Цели и задачи курса
- •Глава 12. Химические реакции
- •Химические реакции
- •Как проходят реакции
- •Закон сохранения массы
- •Химические уравнения
- •Классификация химических реакций
- •2.По изменению степеней окисления реагентов
- •3.По тепловому эффекту реакции
- •4.По типу превращений реагирующих частиц
- •Скорость химической реакции
- •Вычисление скорости реакции вследствие изменения концентрации реагирующих веществ
- •Вычисление скорости реакции с газовыми компонентами вследствие изменения давления
- •Вычисление скорости реакции вследствие изменения температуры
- •Химическое равновесие
- •1. Вычисление константы химического равновесия
- •2. Вычисление равновесных концентраций по исходным концентрациям реагирующих веществ и наоборот
- •3. Смещение химического равновесия
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Интернет – источники
- •Приложение 1 Скорость химической реакции. Химическое равновесие
- •I вариант
- •II вариант
- •Приложение 2 Упражнения и задачи
- •Приложение 3 Задачи для самостоятельного решения
Закон сохранения массы
В ходе химических реакций вещество не создается и не уничтожается. В этом и состоит закон сохранения массы. В ходе реакции соединения железа с серой между атомами устанавливаются новые связи. После реакции число атомов не изменилось.
Химические уравнения
Реакция записываются в форме уравнений. В уравнении 2H2 (r) + O2 (r) = 2H2O (ж) помещаются химические формулы веществ, вступивших в реакцию (реагентов), справа — формулы образовавшихся веществ (продуктов реакции). Это уравнение показывает реакцию кислорода и водорода с образованием воды. В обеих сторонах уравнения содержится одинаковое количество атомов. Между реагентами и продуктами ставится стрелка или знак равенства. Если присутствует катализатор, он обозначается над стрелкой. В уравнении также особыми символами может быть указано агрегатное состояние веществ — газ, жидкость, твердое вещество, растворенное вещество (см. статью "Твердые тела, жидкости и газы"). По закону сохранения массы обе части уравнения должны содержать одно и то же число атомов.
Классификация химических реакций
Существует большое количество признаков, по которым можно классифицировать химические реакции.
1 .По наличию границы раздела фаз все химические реакции подразделяются на гомогенные и гетерогенные.
Химическая реакция, протекающая в пределах одной фазы, называется гомогенной химической реакцией. Химическая реакция, протекающая на границе раздела фаз, называется гетерогенной химической реакцией. В многостадийной химической реакции некоторые стадии могут быть гомогенными, а другие — гетерогенными. Такие реакции называются гомогенно-гетерогенными.
В зависимости числа фаз, которые образуют исходные вещества и продукты реакции, химические процессы могут быть гомофазными (исходные вещества и продукты находятся в пределах одной фазы) и гетерофазными (исходные вещества и продукты образуют несколько фаз). Гомо- и гетерофазность реакции не связана с тем, является ли реакция гомо- или гетерогенно[. Поэтому можно выделить четыре типа процессов:
Гомогенные реакции (гомофазные). В реакциях такого типа реакционная смесь является гомогенной, а реагенты и продукты принадлежат одной и той же фазе. Примером таких реакций могут служить реакции ионного обмена, например, нейтрализация кислоты и щелочи в растворе:
NaOH(раств.) + HCl(раств.) → NaCl(раств.) + H2O(ж.)
Гетерогенные гомофазные реакции. Компоненты находятся в пределах одной фазы, однако реакция протекает на границе раздела фаз, например, на поверхности катализатора. Примером может быть гидрирование этилена на никелевом катализаторе:
C2H4(газ) + H2(газ) → C2H6(газ)
Гомогенные гетерофазные реакции. Реагенты и продукты в такой реакции существуют в пределах нескольких фаз, однако реакция протекает в одной фазе. Так может проходить окисление углеводородов в жидкой фазе газообразным кислородом.
Гетерогенные гетерофазные реакции. В этом случае реагенты находятся в разном фазовом состоянии, продукты реакции также могут находиться в любом фазовом состоянии. Реакционный процесс протекает на границе раздела фаз. Примером может служить реакция солей угольной кислоты (карбонатов) с кислотами Бренстеда:
MgCO3(тв.) + 2HCl(раств.) → MgCl2(раств.) + CO2(газ) + H2O(ж.)