1.2. Класифікація хімічних реакцій, які покладені в основу промислових хіміко-технологічних процесів.

У сучасній хімії відоме велике число різних хімічних реакцій. Багато з них здійснюється в промислових хімічних реакторах і, отже, стають об'єктом вивчення хімічної технології. Щоб полегшити вивчення близьких за природою явищ, в науці прийнято їх класифікувати за загальними ознаками. Залежно від того, які ознаки взяті при цьому за основу, існує декілька видів класифікації хімічних реакцій. Важливим видом класифікації є класифікація за механізмом здійснення реакції.

Розрізняють прості (одностадійні) і складні (багатостадійні) реакції, зокрема паралельні, послідовні і послідовно-паралельні.

Простими називають реакції, для здійснення яких потрібне подолання лише одного енергетичного бар'єру (одна стадія).

Складні реакції включають декілька паралельних або послідовних стадій (простих реакцій).

Реальні одностадійні реакції зустрічаються надзвичайно рідко. Проте деякі складні реакції, що проходять через ряд проміжних стадій, зручно вважати формально простими. Це можливо в тих випадках, коли проміжні продукти реакції в умовах даного завдання не виявляються.

Класифікація реакцій за молекулярністю враховує, скільки молекул бере участь в елементарному акті реакції; розрізняють моно-, ді- і тримолекулярні реакції. Вид кінетичного рівняння (залежності швидкості реакції від концентрацій реагентів) дозволяє проводити класифікацію за порядком реакції.

Порядком реакції називається сума показників ступенів у концентрацій реагентів в кінетичному рівнянні. Існують реакції першого, другого, третього, дробного порядків. Хімічні реакції розрізняють також по тепловому ефекту. При перебіганні екзотермічних реакцій, що супроводжуються виділенням теплоти (Q>0), відбувається зменшення ентальпії реакційної системи (∆Н < 0); при протіканні ендотермічних реакцій, що супроводжуються поглинанням теплоти(Q < 0), відбувається збільшення ентальпії реакційної системи (∆Н > 0).Для вибору конструкції хімічного реактора і способів управління проведенням процесу істотне значення має фазовий склад реакційної системи. Залежно від того, одну або декілька фаз утворюють вихідні реагенти і продукти реакції, хімічні реакції ділять на гомофазні і гетерофазні.

Гомофазними називають реакції, в яких вихідні реагенти, стабільні проміжні речовини і продукти реакції знаходяться в межах однієї фази.

Гетерофазними називають реакції, в яких вихідні реагенти, стабільні проміжні речовини і продукти реакції утворюють більш ніж одну фазу. Залежно від зони перебігання реакції діляться на гомогенні і гетерогенні.

Поняття «гомогенна» і «гетерогенна» реакції не співпадають з поняттями „гомофазний” і „гетерофазний” процеси.

Гомогенність і гетерогенність реакції відображає певною мірою її механізм: чи перебігає реакція в об'ємі якоїсь однієї фази або на поверхні розділу фаз. Гомофазність і гетерофазність процесу дозволяють лише судити про фазовий склад учасників реакції. У разі гомогенних реакцій реагенти і продукти знаходяться в одній фазі (рідкій або газоподібній) і реакція перебігає в об'ємі цієї фази.

Наприклад, окиснення оксиду азоту (II) киснем повітря у виробництві азотної кислоти — газофазна реакція, а реакції етерифікації (отримання ефірів з органічних кислот і спиртів) —рідко-фазні.

При перебіганні гетерогенних реакцій щонайменше один з реагентів або продуктів знаходиться у фазовому стані, що відрізняється від фазового стану решти учасників, і при її аналізі обов'язково повинна враховуватися поверхня розділу фаз. Наприклад, нейтралізація кислоти лугом — це гомо фазний гомогенний процес. Каталітичний синтез аміаку — це гомофазний гетерогенний процес.

Окиснення вуглеводнів в рідкій фазі газоподібним киснем є гетерофазний процес, але перебігаюча хімічна реакція є гомогенною.

Гасіння вапна, при якому всі три учасники реакції утворюють окремі фази, а реакція йде на межі розділу води і оксиду кальцію, є гетеро-фазним гетерогенним процесом. Залежно від того, застосовуються або не застосовуються для зміни швидкості реакції спеціальні речовини — каталізатори, розрізняють каталітичні і некаталітичні реакції і відповідно хіміко-технологічні процеси. Переважна більшість хімічних реакцій, на яких засновані промислові хіміко-технологічні процеси, - це каталітичні реакції.