DEFINISI
Reaksi kimia disebut transformasi zat yang didalamnya terjadi perubahan komposisi dan (atau) strukturnya.
Paling sering, reaksi kimia dipahami sebagai proses mengubah zat awal (reagen) menjadi zat akhir (produk).
Reaksi kimia ditulis menggunakan persamaan kimia yang memuat rumus zat awal dan hasil reaksi. Menurut hukum kekekalan massa, jumlah atom setiap unsur pada sisi kiri dan kanan persamaan kimia sama. Biasanya rumus zat awal ditulis di sisi kiri persamaan, dan rumus produk di sebelah kanan. Kesetaraan jumlah atom setiap unsur pada ruas kiri dan kanan persamaan dicapai dengan menempatkan koefisien stoikiometri bilangan bulat di depan rumus zat.
Persamaan kimia mungkin berisi informasi tambahan tentang karakteristik reaksi: suhu, tekanan, radiasi, dll., yang ditunjukkan dengan simbol yang sesuai di atas (atau “di bawah”) tanda sama dengan.
Semua reaksi kimia dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelas, yang mempunyai ciri-ciri tertentu.
Klasifikasi reaksi kimia menurut jumlah dan komposisi zat awal dan zat yang dihasilkan
Menurut klasifikasi ini, reaksi kimia dibagi menjadi reaksi penyambungan, dekomposisi, substitusi, dan pertukaran.
Sebagai akibat reaksi majemuk dari dua atau lebih zat (kompleks atau sederhana) terbentuk satu zat baru. Secara umum persamaan reaksi kimia tersebut akan terlihat seperti ini:
Misalnya:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2
JADI 3 + H 2 O = H 2 JADI 4
2Mg + O 2 = 2MgO.
2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3
Reaksi senyawa dalam banyak kasus bersifat eksotermik, yaitu. dilanjutkan dengan pelepasan panas. Jika reaksinya melibatkan zat sederhana, maka reaksi tersebut paling sering merupakan reaksi redoks (ORR), yaitu. terjadi dengan perubahan bilangan oksidasi unsur. Tidak mungkin untuk mengatakan dengan pasti apakah reaksi suatu senyawa antara zat kompleks akan diklasifikasikan sebagai ORR.
Reaksi yang menghasilkan pembentukan beberapa zat baru lainnya (kompleks atau sederhana) dari satu zat kompleks diklasifikasikan sebagai reaksi dekomposisi. Secara umum persamaan reaksi kimia penguraian akan terlihat seperti ini:
Misalnya:
CaCO 3 CaO + CO 2 (1)
2H 2 O = 2H 2 + O 2 (2)
CuSO 4 × 5H 2 O = CuSO 4 + 5H 2 O (3)
Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O (4)
H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O (5)
2JADI 3 =2JADI 2 + O 2 (6)
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 +4H 2 O (7)
Sebagian besar reaksi dekomposisi terjadi ketika dipanaskan (1,4,5). Kemungkinan penguraian di bawah pengaruh arus listrik (2). Penguraian kristal hidrat, asam, basa dan garam asam yang mengandung oksigen(1, 3, 4, 5, 7) terjadi tanpa mengubah bilangan oksidasi unsur-unsur, yaitu. reaksi ini tidak berhubungan dengan ODD. Reaksi penguraian ORR meliputi penguraian oksida, asam dan garam yang dibentuk oleh unsur-unsur di dalamnya derajat yang lebih tinggi oksidasi (6).
Reaksi penguraian juga ditemukan dalam kimia organik, tetapi dengan nama lain - perengkahan (8), dehidrogenasi (9):
C 18 H 38 = C 9 H 18 + C 9 H 20 (8)
C 4 H 10 = C 4 H 6 + 2H 2 (9)
Pada reaksi substitusi zat sederhana berinteraksi dengan zat kompleks sehingga membentuk zat sederhana baru dan zat kompleks baru. Secara umum persamaan reaksi substitusi kimia akan terlihat seperti ini:
Misalnya:
2Al + Fe 2 O 3 = 2Fe + Al 2 O 3 (1)
Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2 (2)
2KBr + Cl 2 = 2KCl + Br 2 (3)
2KlO 3 + aku 2 = 2KlO 3 + Cl 2 (4)
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2 (5)
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3СаSiO 3 + P 2 O 5 (6)
CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl (7)
Sebagian besar reaksi substitusi adalah redoks (1 – 4, 7). Contoh reaksi dekomposisi yang tidak terjadi perubahan bilangan oksidasi hanya sedikit (5, 6).
Pertukaran reaksi adalah reaksi yang terjadi antara zat kompleks dimana zat tersebut menukar bagian penyusunnya. Biasanya istilah ini digunakan untuk reaksi yang melibatkan ion yang ditemukan di dalamnya larutan berair. Secara umum persamaan reaksi pertukaran kimia akan terlihat seperti ini:
AB + CD = IKLAN + CB
Misalnya:
CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O (1)
NaOH + HCl = NaCl + H 2 O (2)
NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2 (3)
AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)
CrCl 3 + ZNaON = Cr(OH) 3 ↓+ ZNaCl (5)
Reaksi pertukaran bukanlah redoks. Kasus spesial reaksi pertukaran ini merupakan reaksi netralisasi (reaksi antara asam dan basa) (2). Reaksi pertukaran berlangsung ke arah di mana setidaknya salah satu zat dikeluarkan dari bidang reaksi dalam bentuk zat gas (3), endapan (4, 5) atau senyawa yang sulit terdisosiasi, paling sering air (1, 2 ).
Klasifikasi reaksi kimia menurut perubahan bilangan oksidasi
Bergantung pada perubahan bilangan oksidasi unsur-unsur yang menyusun reagen dan produk reaksi, semua reaksi kimia dibagi menjadi reaksi redoks (1, 2) dan reaksi yang terjadi tanpa mengubah bilangan oksidasi (3, 4).
2Mg + CO 2 = 2MgO + C (1)
Mg 0 – 2e = Mg 2+ (zat pereduksi)
C 4+ + 4e = C 0 (zat pengoksidasi)
FeS 2 + 8HNO 3 (konsentrasi) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)
Fe 2+ -e = Fe 3+ (zat pereduksi)
N 5+ +3e = N 2+ (zat pengoksidasi)
AgNO 3 +HCl = AgCl ↓ + HNO 3 (3)
Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)
Klasifikasi reaksi kimia berdasarkan efek termal
Bergantung pada apakah panas (energi) dilepaskan atau diserap selama reaksi, semua reaksi kimia secara kondisional dibagi menjadi eksotermik (1, 2) dan endotermik (3). Banyaknya kalor (energi) yang dilepaskan atau diserap selama suatu reaksi disebut efek termal reaksi. Jika persamaan tersebut menunjukkan banyaknya kalor yang dilepaskan atau diserap, maka persamaan tersebut disebut termokimia.
N 2 + 3H 2 = 2NH 3 +46,2 kJ (1)
2Mg + O 2 = 2MgO + 602,5 kJ (2)
N 2 + O 2 = 2NO – 90,4 kJ (3)
Klasifikasi reaksi kimia menurut arah reaksinya
Berdasarkan arah reaksinya, dibedakan antara reversibel (proses kimia yang produknya mampu bereaksi satu sama lain dalam kondisi yang sama saat diperoleh untuk membentuk zat awal) dan ireversibel (proses kimia yang produknya tidak mampu bereaksi satu sama lain membentuk zat awal). ).
Untuk reaksi reversibel, persamaan dalam bentuk umum biasanya ditulis sebagai berikut:
A + B ↔ AB
Misalnya:
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ↔ H 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
Contoh reaksi ireversibel adalah reaksi berikut:
2КlО 3 → 2Кl + ЗО 2
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O
Bukti reaksi yang tidak dapat diubah dapat berupa pelepasan zat gas, endapan, atau senyawa yang sulit terdisosiasi, paling sering air, sebagai produk reaksi.
Klasifikasi reaksi kimia menurut keberadaan katalis
Dari sudut pandang ini, reaksi katalitik dan non-katalitik dibedakan.
Katalis adalah zat yang mempercepat berlangsungnya suatu reaksi kimia. Reaksi yang terjadi dengan partisipasi katalis disebut katalitik. Beberapa reaksi tidak dapat berlangsung tanpa adanya katalis:
2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (katalis MnO 2)
Seringkali salah satu produk reaksi berfungsi sebagai katalis yang mempercepat reaksi ini (reaksi autokatalitik):
MeO+ 2HF = MeF 2 + H 2 O, dimana Me adalah logam.
Contoh pemecahan masalah
CONTOH 1
Untuk menggunakan pratinjau presentasi, buat akun Google dan masuk ke akun tersebut: https://accounts.google.com
Keterangan slide:
Klasifikasi reaksi kimia
Reaksi kimia adalah proses kimia yang menghasilkan zat lain yang berbeda dalam komposisi dan (atau) strukturnya. Selama reaksi kimia, pasti terjadi perubahan zat, di mana ikatan lama terputus dan ikatan baru terbentuk antar atom. Tanda-tanda reaksi kimia : Gas dilepaskan Akan terbentuk endapan 3) Terjadi perubahan warna zat Panas dan cahaya dilepaskan atau diserap
Reaksi kimia dalam kimia anorganik
Reaksi kimia dalam kimia anorganik
Reaksi kimia dalam kimia anorganik 1. Dengan mengubah bilangan oksidasi unsur kimia: Reaksi redoks: Reaksi redoks adalah reaksi yang terjadi dengan perubahan bilangan oksidasi unsur. Antarmolekul adalah reaksi yang terjadi dengan perubahan bilangan oksidasi atom-atom dalam molekul yang berbeda. -2 +4 0 2H 2 S + H 2 SO 3 → 3S + 3H 2 O +2 -1 +2.5 -2 2Na 2 S 2 O 3 + H 2 O 2 → Na 2 S 4 O 6 + 2NaOH
Reaksi kimia dalam kimia anorganik 1. Dengan mengubah bilangan oksidasi unsur-unsur kimia yang membentuk zat: Reaksi redoks: 2. Intramolekul - ini adalah reaksi yang terjadi dengan perubahan bilangan oksidasi atom yang berbeda dalam satu molekul. -3 +5 t 0 +3 (NH4) 2 Cr 2 O 7 → N 2 + Cr 2 O 3 +4H 2 O Disproporsionasi adalah reaksi yang terjadi dengan peningkatan dan penurunan bilangan oksidasi atom-atom dari unsur yang sama secara simultan . +1 +5 -1 3NaClO → NaClO 3 + 2NaCl
2.1. Reaksi yang terjadi tanpa mengubah komposisi zat Dalam kimia anorganik, reaksi tersebut meliputi proses memperoleh modifikasi alotropik suatu unsur kimia, misalnya: C (grafit) C (berlian) 3O 2 (oksigen) 2O 3 (ozon) Sn ( timah putih) Sn ( timah abu-abu) S (belah ketupat) S (plastik) P (merah) P (putih) Reaksi kimia dalam kimia anorganik 2. Menurut jumlah dan komposisi zat yang bereaksi:
Reaksi kimia dalam kimia anorganik 2. Berdasarkan jumlah dan komposisi reaktan : 2.2. Reaksi yang terjadi dengan perubahan komposisi suatu zat Reaksi senyawa adalah reaksi dimana satu zat kompleks terbentuk dari dua zat atau lebih. Dalam kimia anorganik, seluruh ragam reaksi senyawa dapat dilihat dengan menggunakan contoh reaksi pembuatan asam sulfat dari belerang: a) memperoleh oksida belerang (IV): S + O 2 SO 2 - satu zat kompleks terbentuk dari dua zat sederhana, b) memperoleh oksida belerang (VI ): 2 SO 2 + O 2 2SO 3 - satu zat kompleks terbentuk dari zat sederhana dan zat kompleks, c) produksi asam sulfat: SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 - satu zat kompleks terbentuk dari dua zat kompleks.
Reaksi kimia dalam kimia anorganik 2. Menurut jumlah dan komposisi zat yang bereaksi: 2. Reaksi penguraian adalah reaksi yang terbentuknya beberapa zat baru dari satu zat kompleks. Dalam kimia anorganik, seluruh variasi reaksi tersebut dapat dipertimbangkan dalam blok reaksi untuk menghasilkan oksigen dengan metode laboratorium: a) penguraian merkuri(II) oksida: 2HgO t 2Hg + O 2 - dari satu zat kompleks menjadi dua zat sederhana yang terbentuk. b) penguraian kalium nitrat: 2KNO 3 t 2KNO 2 + O 2 - dari satu zat kompleks terbentuk satu zat sederhana dan satu zat kompleks. c) penguraian kalium permanganat: 2 KMnO 4 → t K 2 MnO 4 + MnO 2 +O 2 - dari satu zat kompleks terbentuk dua zat kompleks dan satu zat sederhana.
Reaksi kimia dalam kimia anorganik 2. Menurut jumlah dan komposisi zat yang bereaksi: 3. Reaksi substitusi adalah reaksi yang mengakibatkan atom-atom suatu zat sederhana menggantikan atom-atom suatu unsur dalam zat kompleks. Dalam kimia anorganik, contoh proses tersebut dapat berupa blok reaksi yang mencirikan sifat-sifat logam: a) interaksi basa atau logam alkali tanah dengan air: 2 Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 b) interaksi logam dengan asam dalam larutan: Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 c ) interaksi logam dengan garam dalam larutan: Fe + Cu SO 4 = FeSO 4 + Cu d) metalotermi: 2Al + Cr 2 O 3 t Al 2 O 3 + 2Cr
4. Reaksi pertukaran adalah reaksi yang mempunyai dua zat kompleks Reaksi-reaksi ini mencirikan sifat-sifat elektrolit dan dalam larutan berlangsung sesuai dengan aturan Berthollet, yaitu hanya jika hasilnya adalah pembentukan endapan, gas, atau zat yang sulit terdisosiasi (misalnya, H 2 O). Secara anorganik, ini dapat berupa blok reaksi yang mencirikan sifat-sifat basa: a) reaksi netralisasi yang terjadi dengan pembentukan garam dan air: NaOH + HNO 3 = NaNO 3 + H 2 O atau dalam bentuk ionik: OH - + H + = H 2 O b ) reaksi antara alkali dan garam, yang terjadi dengan pembentukan gas: 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 = CaCl 2 + 2NH 3 + 2 H 2 O c) reaksi antara alkali dan garam , yang terjadi dengan terbentuknya endapan: Cu SO 4 + 2KOH = Cu(OH) 2 + K 2 SO 4 Reaksi kimia dalam kimia anorganik 2. Menurut jumlah dan komposisi zat yang bereaksi:
Reaksi kimia dalam kimia anorganik 3. Menurut efek termal: 3.1. Reaksi eksotermik: Reaksi eksotermik adalah reaksi yang terjadi dengan pelepasan energi selama lingkungan luar. Ini mencakup hampir semua reaksi senyawa. Reaksi eksotermik yang terjadi dengan keluarnya cahaya tergolong reaksi pembakaran, contoh: 4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 + Q 3.2. Reaksi endotermik: Reaksi endotermik adalah reaksi yang terjadi dengan penyerapan energi ke lingkungan luar. Ini mencakup hampir semua reaksi dekomposisi, misalnya: Kalsinasi batu kapur: CaCO 3 t CaO + CO 2 - Q
Reaksi kimia dalam kimia anorganik 4. Reversibilitas proses : 4.1. Reaksi yang tidak dapat diubah: Reaksi ireversibel terjadi pada kondisi ini hanya dalam satu arah. Reaksi tersebut mencakup semua reaksi pertukaran yang disertai dengan pembentukan endapan, gas atau zat yang sedikit terdisosiasi (air) dan semua reaksi pembakaran: S + O 2 SO 2; 4 P + 5O 2 2P 2 O 5 ; Cu SO 4 + 2KOH Cu(OH) 2 + K 2 SO 4 4.2. Reaksi reversibel: Reaksi reversibel pada kondisi tertentu terjadi secara bersamaan dalam dua arah yang berlawanan. Sebagian besar reaksi seperti itu adalah. Contoh: 2 SO 2 + O 2 2SO 3 N 2 +3H 2 2NH 3
Katalis adalah zat yang ikut serta dalam suatu reaksi kimia dan mengubah kecepatan atau arahnya, tetapi pada akhir reaksi tetap tidak berubah secara kualitatif dan kuantitatif. 5.1. Reaksi non-katalitik: Reaksi non-katalitik adalah reaksi yang terjadi tanpa partisipasi katalis: 2HgO t 2Hg + O 2 2Al + 6HCl t 2AlCl 3 + 3H 2 5.2 Reaksi katalitik: Reaksi katalitik adalah reaksi yang terjadi dengan partisipasi katalis: t ,MnO 2 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 P,t CO + NaOH H-CO-ONa Reaksi kimia dalam kimia anorganik 5. Keterlibatan katalis
Reaksi kimia dalam kimia anorganik 6. Kehadiran antarmuka fase 6.1. Reaksi heterogen: Reaksi heterogen adalah reaksi dimana reaktan dan produk reaksi berada dalam keadaan agregasi yang berbeda (dalam fase yang berbeda): FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO 2 (g) + Q 2 Al (s) + 3С u С l 2 (larutan) = 3С u(s) + 2AlCl 3 (larutan) CaC 2 (s) + 2H 2 O (l) = C 2 H 2 + Ca( OH) 2 (larutan ) 6.2. Reaksi homogen: Reaksi homogen adalah reaksi yang reaktan dan produk reaksinya sama keadaan agregasi(dalam satu fasa): 2C 2 H 6 (g) + 7O 2 (g) 4CO 2 (g) + 6H 2 O (g) 2 SO 2 (g) + O 2 (g) = 2SO 3 (g) +Q H 2 (g) + F 2 (g) = 2HF (g)
Dalam kimia anorganik, reaksi kimia diklasifikasikan menurut kriteria yang berbeda.
1. Dengan perubahan bilangan oksidasi menjadi redoks, yang terjadi dengan perubahan bilangan oksidasi unsur, dan asam basa, yang terjadi tanpa perubahan bilangan oksidasi.
2. Berdasarkan sifat prosesnya.
Reaksi penguraian adalah reaksi kimia di mana molekul sederhana terbentuk dari molekul yang lebih kompleks.
Reaksi majemuk adalah reaksi kimia di mana senyawa kompleks diperoleh dari beberapa senyawa sederhana.
Reaksi substitusi adalah reaksi kimia di mana atom atau kelompok atom dalam suatu molekul digantikan oleh atom atau kelompok atom lain.
Pertukaran reaksi adalah reaksi kimia yang terjadi tanpa mengubah bilangan oksidasi unsur dan menyebabkan pertukaran komponen reagen.
3. Jika memungkinkan, aliran berlawanan arah menjadi reversible dan irreversible.
Beberapa reaksi, seperti reaksi pembakaran etanol, praktis tidak dapat diubah, yaitu. tidak mungkin menciptakan kondisi untuk melanjutkannya arah sebaliknya.
Namun, ada banyak reaksi yang, bergantung pada kondisi prosesnya, dapat terjadi dalam arah maju dan mundur. Reaksi yang dapat terjadi dalam arah maju dan mundur disebut dapat dibalik.
4. Berdasarkan jenis pembelahan ikatan - homolitik(celah yang sama, setiap atom mendapat satu elektron) dan heterolitik(celah yang tidak sama - seseorang mendapat sepasang elektron).
5. Eksotermik dalam efek termal(pelepasan panas) dan endotermik(penyerapan panas).
Reaksi peracikan umumnya merupakan reaksi eksotermik, sedangkan reaksi penguraian bersifat endotermik. Pengecualian yang jarang terjadi adalah reaksi endotermik nitrogen dengan oksigen N 2 + O 2 = 2NO – Q.
6. Menurut keadaan agregasi fase.
Homogen(reaksi berlangsung dalam satu fase, tanpa antarmuka; reaksi dalam gas atau larutan).
Heterogen(reaksi terjadi di antarmuka).
7. Tentang penggunaan katalis.
Katalis adalah zat yang mempercepat reaksi kimia tetapi secara kimia tidak berubah.
Katalis tanpa menggunakan katalis, mereka praktis tidak dapat digunakan non-katalitik.
Klasifikasi reaksi organik
|
Jenis reaksi |
Radikal |
Nukleofilik (N) |
Elektrofilik (E) |
|
Pergantian (S) |
Radikal substitusi (SR) |
Substitusi nukleofilik (SN) |
Substitusi elektrofilik (S E) |
|
Koneksi (A) |
Radikal koneksi (AR) |
Adisi nukleofilik (A N) |
Koneksi elektrofilik (A E) |
|
Eliminasi (E) (eliminasi) |
Radikal detasemen (ER) |
Eliminasi nukleofilik (EN) |
Eliminasi elektrofilik (EE) |
Reaksi elektrofilik adalah reaksi heterolitik senyawa organik dengan elektrofil - partikel yang membawa muatan positif utuh atau pecahan. Mereka dibagi menjadi reaksi substitusi elektrofilik dan adisi elektrofilik. Misalnya,
H 2 C = CH 2 + Br 2 BrCH 2 – CH 2 Br
Reaksi nukleofilik adalah reaksi heterolitik senyawa organik dengan nukleofil - partikel yang membawa muatan negatif utuh atau pecahan. Mereka dibagi menjadi reaksi substitusi nukleofilik dan reaksi adisi nukleofilik. Misalnya,
CH 3 Br + NaOH CH 3 OH + NaBr
Reaksi kimia radikal (rantai) yang melibatkan radikal disebut, misalnya
Reaksi kimia harus dibedakan dari reaksi nuklir. Akibat reaksi kimia, jumlah atom setiap unsur kimia dan komposisi isotopnya tidak berubah. Reaksi nuklir adalah masalah lain - proses transformasi inti atom sebagai akibat interaksinya dengan inti lain atau partikel elementer, misalnya konversi aluminium menjadi magnesium:
27 13 Al + 1 1 H = 24 12 Mg + 4 2 He
Klasifikasi reaksi kimia mempunyai banyak segi, yaitu dapat didasarkan pada berbagai karakteristik. Namun salah satu karakteristik ini dapat mencakup reaksi antara zat anorganik dan organik.
Mari kita perhatikan klasifikasi reaksi kimia menurut berbagai kriteria.
I. Menurut jumlah dan komposisi zat yang bereaksi
Reaksi yang terjadi tanpa mengubah komposisi zat.
Dalam kimia anorganik, reaksi tersebut mencakup proses memperoleh modifikasi alotropik suatu unsur kimia, misalnya:
C (grafit) ↔ C (berlian)
S (orhombic) ↔ S (monoklinik)
P (putih) ↔ P (merah)
Sn (timah putih) ↔ Sn (timah abu-abu)
3O 2 (oksigen) ↔ 2O 3 (ozon)
Dalam kimia organik, jenis reaksi ini dapat mencakup reaksi isomerisasi, yang terjadi tanpa mengubah tidak hanya komposisi kualitatif, tetapi juga kuantitatif molekul zat, misalnya:
1. Isomerisasi alkana.
Reaksi isomerisasi alkana sangat penting secara praktis, karena hidrokarbon berstruktur isostruktur memiliki kemampuan meledak yang lebih rendah.
2. Isomerisasi alkena.
3. Isomerisasi alkuna (reaksi A.E. Favorsky).
CH 3 - CH 2 - C= - CH ↔ CH 3 - C= - C- CH 3
etil asetilena dimetil asetilena
4. Isomerisasi haloalkana (A.E. Favorsky, 1907).
5. Isomerisasi amonium sianit bila dipanaskan.
Urea pertama kali disintesis oleh F. Wöhler pada tahun 1828 dengan cara mengisomerisasi amonium sianat ketika dipanaskan.
Reaksi yang terjadi dengan perubahan komposisi suatu zat
Empat jenis reaksi tersebut dapat dibedakan: kombinasi, dekomposisi, substitusi dan pertukaran.
1. Reaksi senyawa adalah reaksi dimana satu zat kompleks terbentuk dari dua zat atau lebih
Dalam kimia anorganik, seluruh variasi reaksi senyawa dapat dipertimbangkan, misalnya, dengan menggunakan contoh reaksi produksi asam sulfat dari belerang:
1. Pembuatan sulfur oksida (IV):
S + O 2 = SO - dari dua zat sederhana terbentuk satu zat kompleks.
2. Pembuatan sulfur oksida (VI):
SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - satu zat kompleks terbentuk dari zat sederhana dan kompleks.
3. Pembuatan asam sulfat:
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 - satu zat kompleks terbentuk dari dua zat kompleks.
Contoh reaksi senyawa dimana satu zat kompleks terbentuk dari lebih dari dua zat awal adalah tahap akhir produksi asam nitrat:
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
Dalam kimia organik, reaksi senyawa biasa disebut “reaksi adisi”. Seluruh variasi reaksi tersebut dapat dipertimbangkan dengan menggunakan contoh blok reaksi yang mencirikan sifat-sifat zat tak jenuh, misalnya etilen:
1. Reaksi hidrogenasi - penambahan hidrogen:
CH 2 =CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3
etena → etana
2. Reaksi hidrasi - penambahan air.
3. Reaksi polimerisasi.
2. Reaksi penguraian adalah reaksi terbentuknya beberapa zat baru dari satu zat kompleks.
Dalam kimia anorganik, seluruh variasi reaksi tersebut dapat dipertimbangkan dalam blok reaksi untuk memperoleh oksigen dengan metode laboratorium:
1. Penguraian merkuri(II) oksida - dua zat sederhana terbentuk dari satu zat kompleks.
2. Penguraian kalium nitrat - satu zat sederhana dan satu zat kompleks terbentuk dari satu zat kompleks.
3. Penguraian kalium permanganat - dari satu zat kompleks terbentuk dua zat kompleks dan satu zat sederhana, yaitu tiga zat baru.
Dalam kimia organik, reaksi dekomposisi dapat dipertimbangkan dalam blok reaksi produksi etilen di laboratorium dan industri:
1. Reaksi dehidrasi (penghilangan air) etanol:
C 2 H 5 OH → CH 2 =CH 2 + H 2 O
2. Reaksi dehidrogenasi (penghilangan hidrogen) etana:
CH 3 -CH 3 → CH 2 =CH 2 + H 2
atau CH 3 -CH 3 → 2C + ZN 2
3. Reaksi perengkahan (pemisahan) propana:
CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 =CH 2 + CH 4
3. Reaksi substitusi adalah reaksi dimana atom-atom suatu zat sederhana menggantikan atom-atom suatu unsur dalam suatu zat kompleks.
Dalam kimia anorganik, contoh proses tersebut adalah blok reaksi yang mencirikan sifat-sifat, misalnya logam:
1. Interaksi logam alkali atau alkali tanah dengan air:
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
2. Interaksi logam dengan asam dalam larutan:
Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2
3. Interaksi logam dengan garam dalam larutan:
Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
4. Metalotermi:
2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Сr
Pokok bahasan kimia organik bukanlah zat sederhana, melainkan hanya senyawa. Oleh karena itu, sebagai contoh reaksi substitusi, kami sajikan paling banyak properti karakteristik senyawa jenuh, khususnya metana, adalah kemampuan atom hidrogennya untuk digantikan oleh atom halogen. Contoh lainnya adalah brominasi senyawa aromatik (benzena, toluena, anilin).
C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr
benzena → bromobenzena
Mari kita perhatikan kekhasan reaksi substitusi bahan organik: Akibat reaksi tersebut, yang terbentuk bukanlah zat sederhana dan zat kompleks, seperti pada kimia anorganik, melainkan dua zat kompleks.
Dalam kimia organik, reaksi substitusi juga mencakup beberapa reaksi antara dua zat kompleks, misalnya nitrasi benzena. Ini secara formal merupakan reaksi pertukaran. Fakta bahwa ini adalah reaksi substitusi menjadi jelas hanya jika mempertimbangkan mekanismenya.
4. Reaksi pertukaran adalah reaksi dimana dua zat kompleks menukarkan komponen-komponennya
Reaksi-reaksi ini mencirikan sifat-sifat elektrolit dan dalam larutan berlangsung menurut aturan Berthollet, yaitu hanya jika hasilnya adalah pembentukan endapan, gas, atau zat yang sedikit terdisosiasi (misalnya, H 2 O).
Dalam kimia anorganik, ini dapat berupa blok reaksi yang menjadi ciri, misalnya sifat basa:
1. Reaksi netralisasi yang terjadi dengan terbentuknya garam dan air.
2. Reaksi antara alkali dan garam yang terjadi dengan terbentuknya gas.
3. Reaksi antara alkali dan garam yang mengakibatkan terbentuknya endapan:
CuSO 4 + 2KOH = Cu(OH) 2 + K 2 SO 4
atau dalam bentuk ionik:
Cu 2+ + 2OH - = Cu(OH) 2
Dalam kimia organik, kita dapat mempertimbangkan serangkaian reaksi yang menjadi ciri, misalnya, sifat-sifat asam asetat:
1. Reaksi yang terjadi dengan terbentuknya elektrolit lemah - H 2 O:
CH 3 COOH + NaOH → Na(CH3COO) + H 2 O
2. Reaksi yang terjadi dengan terbentuknya gas :
2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O
3. Reaksi yang terjadi dengan terbentuknya endapan :
2CH 3 COOH + K 2 JADI 3 → 2K (CH 3 COO) + H 2 JADI 3
2CH 3 COOH + SiO → 2CH 3 COO + H 2 SiO 3
II. Dengan mengubah bilangan oksidasi unsur-unsur kimia pembentuk zat
Berdasarkan ciri ini, reaksi berikut dibedakan:
1. Reaksi yang terjadi dengan perubahan bilangan oksidasi unsur, atau reaksi redoks.
Ini mencakup banyak reaksi, termasuk semua reaksi substitusi, serta reaksi kombinasi dan dekomposisi yang melibatkan setidaknya satu zat sederhana, misalnya:
1. Mg 0 + H + 2 SO 4 = Mg +2 SO 4 + H 2
2. 2Mg 0 + O 0 2 = Mg +2 O -2
Reaksi redoks kompleks disusun menggunakan metode keseimbangan elektron.
2KMn +7 O 4 + 16HCl - = 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O
Dalam kimia organik, contoh reaksi redoks yang mencolok adalah sifat aldehida.
1. Mereka direduksi menjadi alkohol yang sesuai:
Aldekydes dioksidasi menjadi asam yang sesuai:
2. Reaksi yang terjadi tanpa mengubah bilangan oksidasi unsur kimia.
Ini termasuk, misalnya, semua reaksi pertukaran ion, serta banyak reaksi senyawa, banyak reaksi dekomposisi, reaksi esterifikasi:
HCOOH + CHgOH = HCOOCH 3 + H 2 O
AKU AKU AKU. Oleh efek termal
Berdasarkan efek termalnya, reaksi dibedakan menjadi eksotermik dan endotermik.
1. Reaksi eksotermik terjadi dengan pelepasan energi.
Ini mencakup hampir semua reaksi senyawa. Pengecualian yang jarang terjadi adalah reaksi endotermik sintesis oksida nitrat (II) dari nitrogen dan oksigen serta reaksi gas hidrogen dengan yodium padat.
Reaksi eksotermik yang terjadi dengan pelepasan cahaya tergolong reaksi pembakaran. Hidrogenasi etilen adalah contoh reaksi eksotermik. Ini berjalan pada suhu kamar.
2. Reaksi endotermik terjadi dengan penyerapan energi.
Jelasnya, ini akan mencakup hampir semua reaksi dekomposisi, misalnya:
1. Pembakaran batu kapur
2. Butana retak
Banyaknya energi yang dilepaskan atau diserap sebagai akibat suatu reaksi disebut efek termal reaksi, dan persamaan reaksi kimia yang menunjukkan efek ini disebut persamaan termokimia:
H 2(g) + C 12(g) = 2HC 1(g) + 92,3 kJ
N 2 (g) + O 2 (g) = 2NO (g) - 90,4 kJ
IV. Menurut keadaan agregasi zat-zat yang bereaksi (komposisi fasa)
Menurut keadaan agregasi zat-zat yang bereaksi, mereka dibedakan:
1. Reaksi heterogen - reaksi di mana reaktan dan produk reaksi berada dalam keadaan agregasi yang berbeda (dalam fase yang berbeda).
2. Reaksi homogen - reaksi dimana reaktan dan produk reaksi berada dalam keadaan agregasi yang sama (dalam fase yang sama).
V. Dengan partisipasi katalis
Berdasarkan partisipasi katalis, ada:
1. Reaksi non-katalitik yang terjadi tanpa partisipasi katalis.
2. Reaksi katalitik yang terjadi dengan partisipasi katalis. Karena semua reaksi biokimia yang terjadi dalam sel organisme hidup terjadi dengan partisipasi katalis biologis khusus yang bersifat protein - enzim, semuanya bersifat katalitik atau, lebih tepatnya, enzimatik. Perlu dicatat bahwa lebih dari 70% produksi kimia katalis digunakan.
VI. Terhadap
Menurut arahnya, mereka dibedakan:
1. Reaksi ireversibel terjadi pada kondisi tertentu hanya dalam satu arah. Ini mencakup semua reaksi pertukaran yang disertai dengan pembentukan endapan, gas atau zat yang sedikit terdisosiasi (air) dan semua reaksi pembakaran.
2. Reaksi reversibel pada kondisi ini terjadi secara bersamaan dalam dua arah yang berlawanan. Sebagian besar reaksi seperti itu adalah.
Dalam kimia organik, tanda reversibilitas tercermin dari nama – antonim proses:
Hidrogenasi - dehidrogenasi,
Hidrasi - dehidrasi,
Polimerisasi - depolimerisasi.
Semua reaksi esterifikasi (proses sebaliknya, seperti yang Anda ketahui, disebut hidrolisis) dan hidrolisis protein bersifat reversibel, ester, karbohidrat, polinukleotida. Reversibilitas proses ini mendasari sifat terpenting organisme hidup - metabolisme.
VII. Menurut mekanisme alirannya dibedakan:
1. Reaksi radikal terjadi antara radikal dan molekul yang terbentuk selama reaksi.
Seperti yang telah Anda ketahui, dalam semua reaksi, ikatan kimia lama diputus dan ikatan kimia baru terbentuk. Cara pemutusan ikatan pada molekul zat awal menentukan mekanisme (jalur) reaksi. Jika suatu zat dibentuk oleh ikatan kovalen, maka ada dua cara untuk memutuskan ikatan ini: hemolitik dan heterolitik. Misalnya, untuk molekul Cl 2, CH 4, dll., terjadi pemutusan ikatan hemolitik, hal ini akan mengarah pada pembentukan partikel dengan elektron tidak berpasangan, yaitu radikal bebas.
Radikal paling sering terbentuk ketika ikatan terputus di mana pasangan elektron bersama didistribusikan kira-kira sama rata antar atom (ikatan kovalen nonpolar), namun banyak juga yang ikatan polar juga dapat pecah dengan cara yang sama, khususnya ketika reaksi berlangsung dalam fase gas dan di bawah pengaruh cahaya, seperti misalnya dalam kasus proses yang dibahas di atas - interaksi C 12 dan CH 4 -. Radikal sangat reaktif karena cenderung melengkapi lapisan elektronnya dengan mengambil elektron dari atom atau molekul lain. Misalnya, ketika radikal klor bertabrakan dengan molekul hidrogen, hal ini menyebabkan putusnya pasangan elektron bersama yang mengikat atom hidrogen dan terbentuk Ikatan kovalen dengan salah satu atom hidrogen. Atom hidrogen kedua, setelah menjadi radikal, membentuk pasangan elektron yang sama dengan elektron atom klor yang tidak berpasangan dari molekul Cl 2 yang hancur, menghasilkan pembentukan radikal klor yang menyerang molekul hidrogen baru, dll.
Reaksi yang mewakili rantai transformasi yang berurutan disebut reaksi berantai. Untuk pengembangan teori reaksi berantai, dua ahli kimia terkemuka - rekan senegaranya N. N. Semenov dan orang Inggris S. A. Hinshelwood dianugerahi Hadiah Nobel.
Reaksi substitusi antara klorin dan metana berlangsung serupa:
Sebagian besar reaksi pembakaran organik dan zat anorganik, sintesis air, amonia, polimerisasi etilen, vinil klorida, dll.
2. Reaksi ionik terjadi antara ion-ion yang sudah ada atau terbentuk selama reaksi.
Khas reaksi ion adalah interaksi antar elektrolit dalam larutan. Ion terbentuk tidak hanya selama disosiasi elektrolit dalam larutan, tetapi juga di bawah pengaruh pelepasan listrik, pemanasan atau radiasi. Sinar γ, misalnya, mengubah molekul air dan metana menjadi ion molekul.
Berbeda mekanisme ionik terjadi reaksi penambahan hidrogen halida, hidrogen, halogen ke alkena, oksidasi dan dehidrasi alkohol, penggantian alkohol hidroksil dengan halogen; reaksi yang mencirikan sifat aldehida dan asam. Dalam hal ini, ion dibentuk oleh pembelahan heterolitik ikatan kovalen polar.
VIII. Menurut jenis energinya
memulai reaksi dibedakan:
1. Reaksi fotokimia. Mereka diprakarsai oleh energi cahaya. Selain proses fotokimia sintesis HCl atau reaksi metana dengan klor yang dibahas di atas, proses ini juga mencakup produksi ozon di troposfer sebagai polutan atmosfer sekunder. Peran utama dalam hal ini adalah oksida nitrat (IV), yang di bawah pengaruh cahaya membentuk radikal oksigen. Radikal ini berinteraksi dengan molekul oksigen, menghasilkan ozon.
Pembentukan ozon terjadi selama ada cukup cahaya, karena NO dapat berinteraksi dengan molekul oksigen membentuk NO2 yang sama. Akumulasi ozon dan polutan udara sekunder lainnya dapat menyebabkan kabut fotokimia.
Jenis reaksi ini juga mencakup proses terpenting yang terjadi di dalamnya sel tumbuhan, - fotosintesis, yang namanya berbicara sendiri.
2. Reaksi radiasi. Mereka diprakarsai oleh radiasi energi tinggi - sinar-X, radiasi nuklir (sinar γ, partikel a - He 2+, dll.). Dengan bantuan reaksi radiasi, radiopolimerisasi yang sangat cepat, radiolisis (dekomposisi radiasi), dll dilakukan.
Misalnya, alih-alih memproduksi fenol dari benzena dalam dua tahap, fenol dapat diperoleh dengan mereaksikan benzena dengan air di bawah pengaruh radiasi. Dalam hal ini, radikal [OH] dan [H] terbentuk dari molekul air, yang bereaksi dengan benzena membentuk fenol:
C 6 H 6 + 2[OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O
Vulkanisasi karet dapat dilakukan tanpa belerang dengan menggunakan radiovulkanisasi, dan karet yang dihasilkan tidak lebih buruk dari karet tradisional.
3. Reaksi elektrokimia. Mereka diprakarsai oleh listrik. Selain reaksi elektrolisis yang terkenal, kami juga akan menunjukkan reaksi elektrosintesis, misalnya reaksi produksi industri zat pengoksidasi anorganik
4. Reaksi termokimia. Mereka diprakarsai oleh energi panas. Ini mencakup semua reaksi endotermik dan banyak reaksi eksotermik, yang permulaannya memerlukan pasokan panas awal, yaitu permulaan proses.
Klasifikasi reaksi kimia yang dibahas di atas ditunjukkan dalam diagram.
Klasifikasi reaksi kimia, seperti semua klasifikasi lainnya, bersifat kondisional. Para ilmuwan sepakat untuk membagi reaksi menjadi beberapa jenis tertentu sesuai dengan karakteristik yang mereka identifikasi. Tetapi sebagian besar transformasi kimia dapat dikaitkan dengan jenis yang berbeda. Misalnya, mari kita cirikan proses sintesis amonia.
Ini adalah reaksi majemuk, redoks, eksotermik, reversibel, katalitik, heterogen (lebih tepatnya, katalitik heterogen), yang terjadi dengan penurunan tekanan dalam sistem. Agar berhasil mengelola proses, perlu memperhitungkan semua informasi yang diberikan. Reaksi kimia tertentu selalu bersifat multikualitatif dan dicirikan oleh karakteristik yang berbeda-beda.
>> Kimia: Jenis-jenis reaksi kimia dalam kimia organik
Reaksi zat organik secara formal dapat dibagi menjadi empat jenis utama: substitusi, adisi, eliminasi (eliminasi) dan penataan ulang (isomerisasi). Jelaslah bahwa seluruh variasi reaksi senyawa organik tidak dapat direduksi menjadi kerangka klasifikasi yang diusulkan (misalnya, reaksi pembakaran). Namun klasifikasi semacam itu akan membantu membuat analogi dengan klasifikasi reaksi yang terjadi antara zat anorganik yang sudah Anda kenal dari mata kuliah kimia anorganik.
Sebagai aturan, yang utama senyawa organik, yang berpartisipasi dalam reaksi, disebut substrat, dan komponen reaksi lainnya secara konvensional dianggap sebagai reagen.
Reaksi substitusi
Reaksi yang mengakibatkan penggantian satu atom atau gugus atom pada molekul asal (substrat) dengan atom atau gugus atom lain disebut reaksi substitusi.
Reaksi substitusi melibatkan pembatasan dan senyawa aromatik, seperti misalnya alkana, sikloalkana, atau arena.
Mari kita beri contoh reaksi tersebut.
