Типы химических реакций

Реакции синтеза

Реакция, в которой из нескольких субстратов (минимум двух) образуется один продукт, называется реакцией синтеза. По-другому их также называют реакциями соединения. В этом типе реакции химического синтеза обычно участвуют простые вещества, которые соединяются, образуя более сложный продукт. Они применяются для получения определенных химических соединений. Например, если нужно получить хлористый водород, то для проведения реакции синтеза этого соединения необходимо использовать водородный газ и хлор.

Примеры реакций синтеза включают растворение кислотных или основных оксидов в воде или синтез оксидов из кислорода и соответствующего элемента. Процессы конденсации и полимеризации являются конкретными примерами реакций синтеза.

Реакции анализа

Реакции анализа подразумевают получение других химических веществ или элементов из одного химического соединения в результате его разложения. Отсюда и другое название реакций анализа — реакции разложения. При таком типе преобразований из одного субстрата получается два или более продуктов. Некоторые из них могут находиться в другом агрегатном состоянии, например, в газообразном, и очень быстро покидать реакционную среду, поэтому иногда появляется ошибочное мнение, что в результате данной реакции анализа образуется только один продукт.

Примерами реакций анализа является разложение карбоната магния, карбоната кальция или оксида ртути.

Реакции обмена

В реакциях обмена субстраты взаимодействуют друг с другом таким образом, что в результате процесса образуются продукты одинакового качественного состава, но с различными конфигурациями элементных связей. Различают реакции однократного обмена, когда между собой взаимодействуют одно сложное вещество и одно простое вещество. Затем происходит обмен и образуются два продукта — новое сложное вещество и простое вещество. Существуют также реакции двойного обмена с участием двух субстратов, которые представляют собой сложные вещества. В результате этой реакции образуются два продукта, которые представляют собой новые сложные вещества.

Примеры реакций обмена — это процессы между солями (например, реакция хлорида железа (III) с фосфатом (V) натрия), кислотами и гидроксидами, то есть классические реакции нейтрализации (например, реакция хлористоводородной кислоты и гидроксида натрия) или металлами и кислотами (например, реакция цинка с серной кислотой (VI)).

Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции иначе называются реакциями окисления-восстановления. Окисление (оксидирование) — это процесс, в ходе которого ионы или атомы отдают электроны. Затем происходит увеличение степени окисления химического элемента. Напротив, при восстановлении ионы или атомы принимают электроны, и их степень окисления понижается. Когда обе реакции протекают одновременно, их называют окислительно-восстановительными реакциями. Таким образом, они связаны с переносом электронов между взаимодействующими молекулами. Согласование стехиометрических коэффициентов таких реакций основано на определении степеней окисления отдельных ионов и атомов, участвующих в окислительно-восстановительной реакции. Химические элементы, которые подвергаются окислению или восстановлению, в результате такой реакции образуют пары окисленной и восстановленной форм.

Окислительно-восстановительные реакции могут использоваться для описания, например, процессов коррозии, происходящих на поверхности металлов, растворения металлов в кислотах или синтеза соединений из чистых элементов.

Другие критерии для разделения химических реакций

Как было сказано выше, химические реакции делятся на реакции синтеза, анализа, обмена и окислительно-восстановительные реакции. Но есть и другие критерии, которые более подробно характеризуют химический процесс.

Гетерогенные и гомогенные реакции

Это деление учитывает количество фаз в реакционной системе. Мы говорим о гомогенных реакциях, когда субстраты и продукты находятся в одинаковых фазах, например, газообразной или жидкой. Гетерогенные реакции происходят на границе раздела различных фаз (двух или более).

Экзотермические и эндотермические реакции

Важным аспектом данной химической реакции является ее энергетический эффект. С учетом этого критерия проводится разделение на экзотермические и эндотермические реакции. В первом случае в результате происходящего процесса выделяется энергия в виде тепла. Для эндотермических реакций наблюдается обратный случай — для протекания химической реакции в систему должна быть введена энергия.

Обратимые и необратимые реакции

Протекает ли химическая реакция «до конца», определяет, является ли она обратимой или необратимой. Необратимые реакции — это реакции, в которых субстраты полностью превращаются в продукты. Как правило, это процессы осаждения или процессы, в результате которых образуется летучий продукт, покидающий реакционную среду. В обратимых реакциях, с другой стороны, субстраты реагируют с образованием продуктов и одновременно происходит обратный процесс, т. е. восстановление субстратов из продуктов. Через определенный период времени в такой системе достигается состояние химического равновесия