Her gün etrafımızda kimyasal reaksiyonlar meydana geliyor. Bir reaksiyon sırasında substratlar dönüştürülür ve çoğunlukla tamamen farklı özelliklere sahip farklı ürünler oluşur. Kimyasal reaksiyonlar, substratların ve ürünlerin fiziksel durumu veya enerji etkisi dahil olmak üzere çeşitli kriterlere göre sınıflandırılabilir. Bununla birlikte, çoğunlukla içlerinde yer alan bileşenlerin türüne ve sayısına bağlı olarak bölünürler ve buna göre sentez, ayrışma ve yer değiştirme reaksiyonlarını ayırt edebiliriz.
Sentez reaksiyonları
Birden fazla substrattan tek bir ürünün oluştuğu reaksiyona sentez reaksiyonu denir. Bu reaksiyonlara kombinasyon reaksiyonları da denir. Kimyasal sentez genellikle basit maddelerin bir araya gelerek daha karmaşık bir ürün oluşturmasını içerir. Belirli kimyasal bileşikleri elde etmek için kullanılırlar, örneğin hidrojen klorür elde etmek için, hidrojen gazı ve klor gazı kullanılarak bir sentez reaksiyonunun gerçekleştirilmesi gerekir. Sentez reaksiyonlarının örnekleri arasında asidik veya bazik oksitlerin su içinde çözünmesi veya oksijenden ve uygun bir elementten oksitlerin sentezi yer alır. Polimerizasyon ve yoğunlaşma reaksiyonları sentez reaksiyonlarının spesifik örnekleridir.
Ayrışma reaksiyonları
Ayrışma reaksiyonlarında kimyasal maddeler veya elementler, bir kimyasal bileşiğin parçalanması yoluyla elde edilir. Bu nedenle bu reaksiyonlara bozunma reaksiyonları da denir. Bu tip dönüşümde tek bir substrattan iki veya daha fazla ürün elde edilir. Bir ayrışma reaksiyonundaki ürünlerden bazıları gaz halindeki gibi farklı bir fiziksel duruma sahip olabilir ve reaksiyon ortamını çok hızlı bir şekilde terk edebilir, bu da bir gözlemciyi yalnızca tek bir ürünün oluştuğunu düşünerek yanıltabilir. Ayrışma reaksiyonlarının örnekleri, magnezyum karbonatın, kalsiyum karbonatın veya cıva oksidin ayrışmasıdır.
Yer değiştirme reaksiyonları
Yer değiştirme reaksiyonları, aynı niteliksel bileşime sahip ancak öğeler arasındaki bağlantıların farklı konfigürasyonlarına sahip ürünlerle sonuçlanacak şekilde birbirleriyle etkileşime giren substratları içerir. Bir karmaşık madde ile bir basit maddenin etkileşime girdiği, bir değişimin gerçekleştiği ve iki ürünün (bir yeni karmaşık madde ve bir yeni basit madde) oluştuğu tek yer değiştirme reaksiyonları vardır. Her ikisi de karmaşık olan iki substratı içeren çift yer değiştirme reaksiyonları da vardır. Bu reaksiyonlar, her ikisi de yeni karmaşık maddeler olan iki ürünle sonuçlanır. Yer değiştirme reaksiyonlarının örnekleri arasında tuzlar (örn. demir(III) klorürün sodyum(V) fosfatla reaksiyonu), asitler ve hidroksitler arasındaki işlemler, yani klasik nötralizasyon reaksiyonları (örn. hidroklorik asit ve sodyum hidroksitin reaksiyonu) veya metaller ve asitler (örn. örneğin çinkonun sülfürik(VI) asitle reaksiyonu).
Redoks reaksiyonları
Redoks reaksiyonları aksi takdirde oksidasyon-indirgeme reaksiyonları olarak bilinir. Oksidasyon, elektronların iyonlar veya atomlar tarafından bağışlandığı bir süreçtir. Bu, kimyasal elementin oksidasyon durumunu arttırır. Bunun aksine, indirgeme sırasında iyonlar veya atomlar elektronları kabul eder ve oksidasyon durumları düşer. Bu reaksiyonların her ikisi de aynı anda meydana geldiğinde redoks reaksiyonları olarak anılırlar ve özetle etkileşen moleküller arasında elektron transferinden oluşurlar. Bu tür reaksiyonlardaki stokiyometrik katsayılar, redoks reaksiyonunda yer alan bireysel iyonların ve atomların belirlenen oksidasyon durumlarına göre dengelenir. Böyle bir reaksiyonun sonucu olarak oksidasyona veya indirgemeye maruz kalan kimyasal elementler, oksitlenmiş ve indirgenmiş form çiftleri oluşturur. Redoks reaksiyonları kullanılarak, örneğin metallerin yüzeyinde meydana gelen korozyon işlemleri , metallerin asitlerde çözünmesi veya saf elementlerden bileşiklerin sentezi yazılabilir.
Kimyasal reaksiyonlar için diğer sınıflandırma kriterleri
Yukarıda belirtildiği gibi kimyasal reaksiyonlar sentez, ayrışma, yer değiştirme ve redoks reaksiyonlarına ayrılır. Kimyasal süreçleri daha ayrıntılı olarak karakterize eden başka kriterler de vardır.
Heterojen ve homojen reaksiyonlar
Bu sınıflandırma reaksiyon sistemindeki faz sayısını dikkate alır. Substratlar ve ürünler aynı fazda (örneğin gaz veya sıvı) mevcut olduğunda bir reaksiyonun homojen olduğu kabul edilir. Farklı fazların (iki veya daha fazla) ara yüzeyinde heterojen reaksiyonlar meydana gelir.
Ekzotermik ve endotermik reaksiyonlar
Belirli bir kimyasal reaksiyonun önemli bir yönü enerji etkisidir. Bu kritere göre ekzotermik ve endotermik reaksiyonları ayırt edebiliriz. İlk durumda, gerçekleşen sürecin bir sonucu olarak enerji, ısı biçiminde açığa çıkar. Endotermik reaksiyonlarda ise durum tam tersidir; kimyasal bir reaksiyonun gerçekleşmesi için sisteme enerji sağlanması gerekir.
Tersinir ve geri döndürülemez reaksiyonlar
Bir kimyasal reaksiyon, tamamlanıp tamamlanmayacağına bağlı olarak geri dönüşümlü veya geri döndürülemezdir. Geri dönüşü olmayan reaksiyonlar, substratların tamamen ürünlere dönüştüğü reaksiyonlardır. Tipik olarak bunlar çökeltme işlemleri veya reaksiyon ortamını terk eden uçucu bir ürün üreten işlemlerdir. Tersinir reaksiyonlarda ise substratlar ürün oluşturmak üzere reaksiyona girer ve bunun tersi olan süreç, yani ürünlerden substratların yeniden oluşturulması aynı anda meydana gelir. Belirli bir süre sonra sistem kimyasal dengeye ulaşır.