Konačni rezultat reakcija transformacije eksploziva obično se izražava jednadžbom koja povezuje kemijsku formulu početnog eksploziva ili njegov sastav (u slučaju eksplozivne smjese) sa sastavom konačnih produkata eksplozije.

Poznavanje jednadžbe kemijske transformacije tijekom eksplozije bitno je u dva aspekta. S jedne strane, ova se jednadžba može koristiti za izračunavanje topline i volumena plinovitih produkata eksplozije, a time i temperature, tlaka i drugih parametara eksplozije. S druge strane, sastav produkata eksplozije je od posebne važnosti kada je riječ o eksplozivima namijenjenim miniranju u podzemnim eksploatacijskim radovima (zato je proračun ventilacije rudnika da količina ugljičnog monoksida i dušikovih oksida ne prijeđe određeni volumen) .

Međutim, tijekom eksplozije nije uvijek uspostavljena kemijska ravnoteža. U onim brojnim slučajevima gdje proračun ne dopušta pouzdano uspostavljanje konačne ravnoteže eksplozivne transformacije, okreće se eksperimentu. Ali eksperimentalno određivanje sastava produkata u trenutku eksplozije također nailazi na ozbiljne poteškoće, budući da produkti eksplozije pri visokim temperaturama mogu sadržavati atome i slobodne radikale (aktivne čestice), koji se ne mogu otkriti nakon hlađenja.

Organski eksplozivi se u pravilu sastoje od ugljika, vodika, kisika i dušika. Stoga produkti eksplozije mogu sadržavati sljedeće plinovite i krute tvari: CO 2, H 2 O, N 2, CO, O 2, H 2, CH 4 i druge ugljikovodike: NH 3, C 2 N 2, HCN, NO, N 2 O, C. Ako sastav eksploziva uključuje sumpor ili klor, tada produkti eksplozije mogu sadržavati SO 2, H 2 S, HCl odnosno Cl 2. U slučaju sadržaja metala u sastavu eksploziva, na primjer, aluminija ili nekih soli (na primjer, amonijev nitrat NH 4 NO 3, barijev nitrat Ba (NO 3) 2; klorati - barijev klorat Ba (ClO 3) 2, kalijev klorat KClO 3 ; perklorati - amonijev NClO 4, itd.) u sastavu produkata eksplozije nalaze se oksidi, na primjer Al 2 O 3, karbonati, na primjer, barijev karbonat BaCO 3, kalijev karbonat K 2 CO 3 , bikarbonati (KHCO 3), cijanidi (KCN), sulfati (BaSO 4, K 2 SO 4), sulfidi (NS, K 2 S), sulfiti (K 2 S 2 O 3), kloridi (AlC l 3 , BaCl 2 , KCl) i drugi spojevi.

Prisutnost i količina pojedinih produkata eksplozije prvenstveno ovisi o ravnoteži kisika u eksplozivnom sastavu.

Bilanca kisika karakterizira odnos između sadržaja zapaljivih elemenata i kisika u eksplozivu.

Bilanca kisika obično se izračunava kao razlika između masene količine kisika sadržane u eksplozivu i količine kisika potrebne za potpunu oksidaciju zapaljivih elemenata koji ulaze u njegov sastav. Proračun se provodi za 100 g eksploziva, u skladu s kojim se ravnoteža kisika izražava u postocima. Opskrba sastava kisikom karakterizirana je ravnotežom kisika (KB) ili koeficijentom kisika a to, koji u relativnom smislu izražava višak ili nedostatak kisika za potpunu oksidaciju zapaljivih elemenata u više okside, na primjer, CO 2 i H2O.

Ako eksploziv sadrži upravo onoliko kisika koliko je potrebno za potpunu oksidaciju njegovih sastavnih zapaljivih elemenata, tada je njegova ravnoteža kisika jednaka nuli. Ako je višak - KB pozitivan, s nedostatkom kisika - KB je negativan. Bilanca eksploziva u odnosu na kisik odgovara CB - 0; a do = 1.

Ako eksploziv sadrži ugljik, vodik, dušik i kisik i opisan je jednadžbom C a H b N c O d , tada se vrijednosti ravnoteže kisika i koeficijenta kisika mogu odrediti formulama

(2)

gdje su a, b, c i d broj atoma C, H, N i O u kemijskoj formuli eksploziva; 12, 1, 14, 16 su atomske mase ugljika, vodika, dušika i kisika zaokružene na najbliži cijeli broj; nazivnik razlomka u jednadžbi (1) određuje molekulsku masu eksploziva: M = 12a + b + 14c + 16d.

Sa stajališta sigurnosti proizvodnje i rada (skladištenje, transport, uporaba) eksploziva, većina njihovih formulacija ima negativnu ravnotežu kisika.

Prema ravnoteži kisika svi eksplozivi se dijele u tri skupine:

I. Eksplozivi s pozitivnom ravnotežom kisika: ugljik se oksidira u CO 2, vodik u H 2 O, dušik i višak kisika oslobađaju se u elementarnom obliku.

II. Eksplozivi s negativnom ravnotežom kisika, kada kisika nema dovoljno za potpunu oksidaciju komponenti u više okside, a ugljik djelomično oksidira u CO (ali svi eksplozivi prelaze u plinove).

III. Eksploziv s negativnom ravnotežom kisika, ali kisika nema dovoljno za pretvaranje svih zapaljivih komponenti u plinove (u produktima eksplozije ima elementarnog ugljika).

4.4.1. Proračun sastava produkata eksplozivne razgradnje eksploziva

s pozitivnom ravnotežom kisika (I skupina eksploziva)

Prilikom sastavljanja jednadžbi za reakcije eksplozije, eksplozivi s pozitivnom ravnotežom kisika vode se sljedećim odredbama: ugljik se oksidira u ugljični dioksid CO 2, vodik u vodu H 2 O, dušik i višak kisika oslobađaju se u elementarnom obliku (N 2, O 2).

Na primjer.

1. Napišite jednadžbu reakcije (odredite sastav produkata eksplozije) eksplozivne razgradnje pojedinog eksploziva.

Nitroglicerin: C3H5 (ONO2)3, M = 227.

Određujemo vrijednost ravnoteže kisika za nitroglicerin:

KB > 0, pišemo jednadžbu reakcije:

C3H5 (ONO2)3 \u003d 3CO2 + 2,5 H2O + 0,25 O2 + 1,5 N2.

Uz glavnu reakciju odvijaju se i reakcije disocijacije:

2CO2 2CO + O2;

O2 + N22NO;

2H202H2 + O2;

H2O + CO CO2 + H2.

Ali budući da je KB \u003d 3,5 (puno više od nule), reakcije su pomaknute prema stvaranju CO 2, H 2 O, N 2, stoga je udio plinova CO, H 2 i NO u produktima eksplozivnog raspadanja beznačajan a mogu se zanemariti.

2. Sastavite jednadžbu za reakciju eksplozivne razgradnje miješanih eksploziva: amonal, koji se sastoji od 80% amonijevog nitrata NH 4 NO 3 (M = 80), 15% TNT C 7 H 5 N 3 O 6 (M = 227) i 5% aluminij Al (a.m. M = 27).

Izračun ravnoteže kisika i koeficijenta α za miješane eksplozive provodi se na sljedeći način: količina svakog od kemijski elementi sadržano u 1 kg smjese i izrazite ga u molovima. Zatim se izrađuje uvjetna kemijska formula za 1 kg miješanog eksploziva, po izgledu slična kemijskoj formuli za pojedinačni eksploziv, a zatim se izračun provodi slično gornjem primjeru.

Ako miješani eksploziv sadrži aluminij, tada jednadžbe za određivanje vrijednosti CB i α imaju sljedeći oblik:

,

,

gdje je e broj atoma aluminija u uvjetnoj formuli.

Riješenje.

1. Izračunamo elementarni sastav 1 kg amonala i zapišemo njegovu uvjetnu kemijsku formulu

%.

2. Napišite jednadžbu reakcije razgradnje amonala:

C 4,6 H 43,3 N 20 O 34 Al 1,85 \u003d 4,6 CO 2 + 21,65 H 2 O + 0,925 Al 2 O 3 + 10N 2 + 0,2 O 2.

4.4.2. Proračun sastava produkata eksplozivne razgradnje eksploziva

s negativnom ravnotežom kisika (II skupina BB)

Kao što je ranije navedeno, pri sastavljanju jednadžbi za reakcije eksplozivnog raspadanja eksploziva druge skupine moraju se uzeti u obzir sljedeće značajke: vodik se oksidira u H 2 O, ugljik se oksidira u CO, preostali kisik oksidira dio CO u CO 2 i dušik se oslobađa u obliku N 2.

Primjer: Napravite jednadžbu za reakciju eksplozivne razgradnje pentaeritritol tetranitrata (PETN) C (CH 2 ONO 2) 4 Mthena \u003d 316. Bilanca kisika jednaka je -10,1%.

Iz kemijska formula tan, vidi se da kisika nema dovoljno do potpune oksidacije vodika i ugljika (za 8 vodika potrebna su 4 atoma kisika da se pretvore u H 2 O \u003d 4H 2 O) (za 5 at. ugljika, 10 potrebni su atomi kisika da se pretvore u CO 2 \u003d 5CO 2) ukupno 4 + 10 \u003d 14 at. kisika, a ima samo 12 atoma.

1. Sastavljamo jednadžbu reakcije za razgradnju grijaćeg elementa:

C (CH 2 ONO 2) 4 \u003d 5CO + 4H 2 O + 1,5 O 2 + 2N 2 \u003d 4H 2 O + 2CO + 3CO 2 + 2N 2.

Za određivanje vrijednosti koeficijenata CO i CO 2 :

5CO + 1,5O 2 \u003d xCO + yCO 2,

x + y \u003d n - zbroj ugljikovih atoma,

x + 2y \u003d m - zbroj atoma kisika,

X + y \u003d 5 x \u003d 5 - y

x + 2y = 8 ili x = 8 - 2y

ili 5 - y \u003d 8 - 2y; y \u003d 8 - 5 \u003d 3; x \u003d 5 - 3 \u003d 2.

Da. koeficijent pri CO x = 2; pri CO 2 y \u003d 3, tj.

5CO + 1,5 O 2 \u003d 2CO + 3CO 2.

Sekundarne reakcije (disocijacije):

Vodena para: H 2 O + CO CO 2 + H 2;

2H202H2 + O2;

Disocijacija: 2CO 2 2CO + O 2;

2. Za procjenu pogreške izračunavamo sastav produkata reakcije eksplozivnog raspadanja, uzimajući u obzir najznačajniju od sekundarnih reakcija - reakciju vodene pare (H 2 O + CO CO 2 + H 2).

Jednadžba reakcije za eksplozivnu razgradnju PETN-a može se prikazati kao:

C (CH 2 ONO 2) 4 \u003d uH 2 O + xCO + yCO 2 + zH 2 + 2N 2.

Temperatura eksplozivnog izlijevanja grijaćeg elementa je približno 4000 0 K.

Prema tome, konstanta ravnoteže vodene pare:

.

Zapisujemo i rješavamo sustav jednadžbi:

,

x + y = 5 (vidi gore) je broj ugljikovih atoma;

2z + 2u = 8 je broj atoma vodika;

x + 2y + u = 12 je broj atoma kisika.

Transformacija sustava jednadžbi svodi se na dobivanje kvadratne jednadžbe:

7,15 y 2 - 12,45 y - 35 = 0.

(Jednadžba tipa ay 2 + wy + c = 0).

Njegovo rješenje izgleda ovako:

,

,

y = 3,248, zatim x = 1,752; z = 0,242; u = 3,758.

Dakle, jednadžba reakcije ima oblik:

C (CH 2 ONO 2) 4 = 1,752 CO + 3,248 CO 2 + 3,758 H 2 O + 0,242 H 2 + 2N 2.

Iz dobivene jednadžbe vidljivo je da je pogreška u određivanju sastava i količine produkata raspadanja eksploziva aproksimativnom metodom beznačajna.

4.4.3. Izrada jednadžbi za reakcije eksplozivne razgradnje eksploziva

s negativnim CB (skupina III)

Pri pisanju jednadžbi reakcije raspadanja eksploziva za treću skupinu eksploziva potrebno je pridržavati se sljedećeg slijeda:

1. odrediti njegovu KB ​​kemijskom formulom eksploziva;

2. oksidirati vodik u H 2 O;

3. oksidirati ugljik s kisikovim ostacima u CO;

4. napišite ostale produkte reakcije, posebno C, N itd.;

5. Provjerite koeficijente.

Primjer : Napišite jednadžbu za eksplozivnu razgradnju trinitrotoluena (trotil, tol) C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 .

Molarna masa M = 227; KB = -74,0%.

Riješenje: Iz kemijske formule vidimo da kisika nema dovoljno za oksidaciju ugljika i vodika: za potpunu oksidaciju vodika potrebno je 2,5 atoma kisika, za nepotpunu oksidaciju ugljika 7 atoma (samo 9,5 u odnosu na postojećih 6 atoma). ). U ovom slučaju, jednadžba reakcije za razgradnju TNT-a ima oblik:

C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 = 2,5 H 2 O + 3,5 CO + 3,5 C + 1,5 N 2.

sekundarne reakcije:

H20 + CO CO2 + H2;

Sonokemija je primjena ultrazvuka u kemijskim reakcijama i procesima. Mehanizam koji uzrokuje zvučno-kemijske efekte u tekućinama je fenomen akustične kavitacije.

Hielscherov ultrazvučni laboratorij i industrijski uređaji koriste se u širokom rasponu zvučno-kemijskih procesa.

Zvučne kemijske reakcije

U kemijskim reakcijama i procesima mogu se uočiti sljedeći sonokemijski učinci:

• Povećanje brzine reakcije
• Povećanje prinosa reakcije
• Učinkovitije korištenje energije
• Zvučno-kemijske metode za prijelaz iz jedne reakcije u drugu
• Poboljšanje međufaznog prijenosnog katalizatora
• Isključenje katalizatora faznog prijenosa
• Korištenje sirovih ili tehničkih reagensa
• Aktivacija metala i krutina
• Povećanje reaktivnosti reagensa ili katalizatora ()
• Poboljšanje sinteze čestica
• Oblaganje nanočesticama

Ultrazvučna kavitacija u tekućinama

Kavitacija znači "stvaranje, rast i eksplozivno uništavanje mjehurića u tekućini. Eksplozija kavitacije proizvodi intenzivno lokalno zagrijavanje (~5000 K), visoki tlak (~1000 atm.) i velike brzine grijanja/hlađenja (>109 K/s) i protoke tekućeg mlaza (~400 km/h)"

Kavitacijski mjehurići su vakuumski mjehurići. Vakuum stvara brzo pokretna površina s jedne strane i inertna tekućina s druge strane. Rezultirajuća razlika tlakova služi i za svladavanje kohezijskih sila u tekućini. Kavitacija se može dobiti na razne načine, npr. Venturi mlaznicama, mlaznicama visokotlačni, velike brzine rotacije ili ultrazvučni senzori. U svim tim sustavima dolazna energija se pretvara u trenje, turbulencije, valove i kavitaciju. Dio ulazne energije koji se pretvara u kavitaciju ovisi o nekoliko čimbenika koji karakteriziraju kretanje opreme koja stvara kavitaciju u tekućini.

Intenzitet ubrzanja jedan je od najvažnijih čimbenika koji utječu na učinkovitost transformacije energije u kavitaciju. Veće ubrzanje stvara veći pad tlaka, što zauzvrat povećava mogućnost stvaranja vakuumskih mjehurića umjesto valova koji se šire kroz tekućinu. Dakle, što je veće ubrzanje, to je veći udio energije koji se pretvara u kavitaciju. U slučaju ultrazvučnih senzora, intenzitet ubrzanja karakterizira amplituda oscilacija. Veće amplitude rezultiraju učinkovitijim stvaranjem kavitacije. Industrijski uređaji tvrtke Hielscher Ultrasonics mogu proizvesti amplitude do 115 µm. Ove visoke amplitude omogućuju visok omjer prijenosa snage, što zauzvrat omogućuje visoke gustoće energije do 100 W/cm³.

Osim intenziteta, tekućina mora biti ubrzana na takav način da stvara minimalne gubitke u smislu turbulencije, trenja i stvaranja valova. Za to bi najbolji način bio jednosmjerni smjer kretanja. Ultrazvuk se koristi zahvaljujući svom djelovanju:

• pripremanje aktiviranih metala redukcijom metalnih soli
• stvaranje aktiviranih metala sonikacijom
• zvučno-kemijska sinteza čestica taloženjem metalnih oksida (Fe, Cr, Mn, Co) npr. za upotrebu kao katalizatora
• impregnacija metala ili metalnih halogenida na podlogama
• priprema otopina aktiviranih metala
• reakcije koje uključuju metale kroz lokalno stvaranje organskih tvari
• reakcije koje uključuju nemetalne čvrste tvari
• kristalizacija i taloženje metala, legura, zeolita i drugih krutina
• promjena morfologije površine i veličine čestica kao rezultat sudara čestica pri velikim brzinama
  • stvaranje amorfnih nanostrukturiranih materijala uključujući prijelazne metale velike površine, legure, karbide, okside i koloide
  • kristalno povećanje
  • izravnavanje i uklanjanje pasivirajućih oksidnih premaza
  • mikromanipulacija (frakcioniranje) malih čestica
• priprema koloida (Ag, Au, CdS veličine Q)
• ugradnju gostujućih molekula u čvrste tvari s anorganskim slojem
• sonokemija polimera
  • razgradnja i modifikacija polimera
  • sinteza polimera
• sonoliza organskih zagađivača u vodi

Zvučno-kemijska oprema

Većina spomenutih zvučno-kemijskih procesa može se prilagoditi radu s izravnim protokom. Rado ćemo vam pomoći u odabiru dobre kemijske opreme za vaše potrebe. Za istraživanje i ispitivanje procesa preporučamo korištenje naših laboratorijskih instrumenata ili uređaja

Kemijske reakcije dio su našeg Svakidašnjica. Kuhanje u kuhinji, vožnja automobila, te su reakcije česte. Ovaj popis sadrži najčudesnije i najneobičnije reakcije koje većina nas nikada nije vidjela.

10. Natrij i voda u plinovitom kloru

Natrij je vrlo zapaljiv element. U ovom videu vidimo kako se kap vode dodaje natriju u boci s plinovitim klorom. Žuta boja- rad natrija. Spojimo li natrij i klor, dobivamo natrijev klorid, odnosno običnu kuhinjsku sol.

9. Reakcija magnezija i suhog leda

Magnezij je vrlo zapaljiv i jako gori. U ovom eksperimentu vidite kako se magnezij pali u ljusci suhog leda - smrznutog ugljičnog dioksida. Magnezij može izgorjeti u ugljičnom dioksidu i dušiku. Zbog jakog svjetla korišten je kao bljeskalica u ranoj fotografiji, danas se još uvijek koristi u pomorskim raketama i vatrometima.

8. Reakcija Bertoletove soli i slatkiša

Kalijev klorat je spoj kalija, klora i kisika. Kada se kalijev klorat zagrije do točke taljenja, bilo koji predmet koji dođe u dodir s njim u tom trenutku uzrokovat će razgradnju klorata, što će rezultirati eksplozijom. Plin koji nastaje nakon raspada je kisik. Zbog toga se često koristi u zrakoplovima, svemirskim postajama i podmornicama kao izvor kisika. Požar postaje Mir također je povezan s ovom tvari.

7. Meissnerov učinak

Kada se supravodič ohladi na temperaturu ispod temperature prijelaza, on postaje dijamagnetičan: to jest, magnetsko polje odbija predmet, umjesto da ga privlači.

6. Supersaturacija natrijevim acetatom

Da, da, ovo je legendarni natrijev acetat. Mislim da su svi već čuli za " tekući led". Pa, nema se više što dodati)

5. Super upijajući polimeri

Poznati i kao hidrogel, sposobni su apsorbirati vrlo veliki broj tekućine u odnosu na vlastitu masu. Zbog toga se koriste u industriji pelena, kao iu drugim područjima gdje je potrebna zaštita od vode i drugih tekućina, kao što je izgradnja podzemnih kabela.

4. Plutajući sumporni heksafluorid

Sumporov heksafluorid je bezbojan, netoksičan i nezapaljiv plin bez mirisa. Budući da je 5 puta gušći od zraka, može se sipati u posude i lagani predmeti uronjeni u njega će plutati kao u vodi. Još jedna smiješna, potpuno bezopasna značajka korištenja ovog plina je to što naglo snižava glas, odnosno učinak je upravo suprotan od izlaganja heliju. Učinak se može vidjeti ovdje:

3. Superfluidni helij

Kada se helij ohladi na -271 stupanj Celzijusa, on doseže lambda točku. U ovoj fazi (u tekućem obliku) poznat je kao helij II i super je fluidan. Kada prolazi kroz najtanje kapilare, nemoguće mu je izmjeriti viskoznost. Osim toga, "puzat će" gore u potrazi za toplim područjem, naizgled od djelovanja gravitacije. Nevjerojatan!

2. Termiti i tekući dušik

Ne, u ovom videu neće sipati tekući dušik na termite.

Termit je aluminijev prah i metalni oksid koji proizvodi aluminotermnu reakciju poznatu kao termitska reakcija. Nije eksplozivan, ali kao rezultat, bljeskovi mogu biti vrlo visoka temperatura. Neke vrste detonatora "počinju" reakcijom termita, a izgaranje se događa na temperaturi od nekoliko tisuća stupnjeva. U isječku ispod vidimo pokušaje "hlađenja" reakcije termita tekućim dušikom.

1. Briggs-Rauscherova reakcija

Ova reakcija je poznata kao oscilirajuća kemijska reakcija. Prema Wikipediji: "Svježe pripremljena bezbojna otopina polako postaje jantarna, zatim postaje naglo tamnoplava, zatim polako opet postaje bezbojna; proces se ponavlja nekoliko puta u krugu, na kraju se zaustavlja na tamno plavoj boji, a sama tekućina snažno miriše joda". Razlog je taj što se tijekom prve reakcije stvaraju određene tvari koje, pak, izazivaju drugu reakciju, a proces se ponavlja do iscrpljenosti.

Zanimljivije:

DEFINICIJA

Kemijska reakcija zove se transformacija tvari u kojoj dolazi do promjene njihovog sastava i (ili) strukture.

Najčešće se pod kemijskim reakcijama podrazumijevaju procesi pretvorbe početnih tvari (reagensa) u konačne tvari (produkte).

Kemijske reakcije zapisuju se pomoću kemijskih jednadžbi koje sadrže formule početnih materijala i produkata reakcije. Prema zakonu održanja mase, broj atoma svakog elementa na lijevoj i desnoj strani kemijske jednadžbe je isti. Obično se na lijevoj strani jednadžbe pišu formule polaznih tvari, a na desnoj formule produkata. Jednakost broja atoma svakog elementa u lijevom i desnom dijelu jednadžbe postiže se stavljanjem cjelobrojnih stehiometrijskih koeficijenata ispred formula tvari.

Kemijske jednadžbe mogu sadržavati dodatne informacije o značajkama reakcije: temperatura, tlak, zračenje itd., što je označeno odgovarajućim simbolom iznad (ili "ispod") znaka jednakosti.

Sve kemijske reakcije mogu se grupirati u nekoliko klasa, koje imaju određene karakteristike.

Podjela kemijskih reakcija prema broju i sastavu početnih i nastalih tvari

Prema ovoj klasifikaciji kemijske reakcije dijele se na reakcije kombinacije, razgradnje, supstitucije, izmjene.

Kao rezultat reakcije spojeva od dvije ili više (složenih ili jednostavnih) tvari nastaje jedna nova tvar. NA opći pogled Jednadžba za takvu kemijsku reakciju izgledat će ovako:

Na primjer:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

2Mg + O 2 \u003d 2MgO.

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3

Reakcije kombinacija su u većini slučajeva egzotermne, tj. protok uz oslobađanje topline. Ako u reakciji sudjeluju jednostavne tvari, onda su takve reakcije najčešće redoks (ORD), tj. nastaju s promjenom oksidacijskih stanja elemenata. Nemoguće je jednoznačno reći može li se reakcija spoja između složenih tvari pripisati OVR-u.

Reakcije u kojima iz jedne složene tvari nastaje nekoliko drugih novih tvari (složenih ili jednostavnih) klasificiraju se kao reakcije razgradnje. Općenito, jednadžba za reakciju kemijske razgradnje izgledat će ovako:

Na primjer:

CaCO 3 CaO + CO 2 (1)

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 (2)

CuSO 4 × 5H 2 O \u003d CuSO 4 + 5H 2 O (3)

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O (4)

H 2 SiO 3 \u003d SiO 2 + H 2 O (5)

2SO 3 \u003d 2SO 2 + O 2 (6)

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O (7)

Većina reakcija razgradnje odvija se zagrijavanjem (1,4,5). Moguća je razgradnja električnom strujom (2). Razgradnja kristalnih hidrata, kiselina, baza i soli kiselina koje sadrže kisik (1, 3, 4, 5, 7) odvija se bez promjene oksidacijskih stanja elemenata, tj. te se reakcije ne odnose na OVR. OVR reakcije razgradnje uključuju razgradnju oksida, kiselina i soli koje tvore elementi u višim oksidacijskim stanjima (6).

Reakcije razgradnje također se nalaze u organska kemija, ali pod drugim nazivima - krekiranje (8), dehidrogenacija (9):

C 18 H 38 \u003d C 9 H 18 + C 9 H 20 (8)

C 4 H 10 \u003d C 4 H 6 + 2H 2 (9)

Na supstitucijske reakcije jednostavna tvar međudjeluje sa složenom, tvoreći novu jednostavnu i novu složenu tvar. Općenito, jednadžba za reakciju kemijske supstitucije izgledat će ovako:

Na primjer:

2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3 (1)

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (2)

2KBr + Cl 2 \u003d 2KCl + Br 2 (3)

2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2 (4)

CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2 (5)

Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 = ZCaSiO 3 + P 2 O 5 (6)

CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + Hcl (7)

Reakcije supstitucije uglavnom su redoks reakcije (1 - 4, 7). Malo je primjera reakcija razgradnje u kojima nema promjene oksidacijskih stanja (5, 6).

Reakcije razmjene nazivaju se reakcije koje se događaju između složenih tvari, u kojima one izmjenjuju svoje sastavne dijelove. Obično se ovaj izraz koristi za reakcije koje uključuju ione u vodenoj otopini. Općenito, jednadžba za reakciju kemijske izmjene izgledat će ovako:

AB + CD = AD + CB

Na primjer:

CuO + 2HCl \u003d CuCl 2 + H 2 O (1)

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O (2)

NaHCO 3 + HCl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2 (3)

AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)

CrCl 3 + ZNaOH = Cr(OH) 3 ↓+ ZNaCl (5)

Reakcije izmjene nisu redoks. Poseban slučaj ovih reakcija izmjene su reakcije neutralizacije (reakcije međudjelovanja kiselina s lužinama) (2). Reakcije izmjene odvijaju se u smjeru u kojem se barem jedna od tvari uklanja iz reakcijske sfere u obliku plinovita tvar(3), sediment (4, 5) ili slabo disocirajući spoj, najčešće voda (1, 2).

Klasifikacija kemijskih reakcija prema promjenama oksidacijskih stanja

Ovisno o promjeni oksidacijskih stanja elemenata koji čine reaktante i produkte reakcije, sve kemijske reakcije dijele se na redoks (1, 2) i one koje se odvijaju bez promjene oksidacijskog stanja (3, 4).

2Mg + CO 2 \u003d 2MgO + C (1)

Mg 0 - 2e \u003d Mg 2+ (reducent)

C 4+ + 4e \u003d C 0 (oksidacijsko sredstvo)

FeS 2 + 8HNO 3 (konc) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)

Fe 2+ -e \u003d Fe 3+ (reducent)

N 5+ + 3e \u003d N 2+ (oksidacijsko sredstvo)

AgNO 3 + HCl \u003d AgCl ↓ + HNO 3 (3)

Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)

Klasifikacija kemijskih reakcija prema toplinskom učinku

Ovisno o tome oslobađa li se toplina (energija) tijekom reakcije ili apsorbira, sve kemijske reakcije uvjetno se dijele na egzo - (1, 2) i endotermne (3). Količina topline (energije) oslobođena ili apsorbirana tijekom reakcije naziva se toplina reakcije. Ako jednadžba pokazuje količinu oslobođene ili apsorbirane topline, onda se takve jednadžbe nazivaju termokemijskim.

N 2 + 3H 2 = 2NH 3 +46,2 kJ (1)

2Mg + O 2 \u003d 2MgO + 602,5 kJ (2)

N 2 + O 2 \u003d 2NO - 90,4 kJ (3)

Podjela kemijskih reakcija prema smjeru reakcije

Prema smjeru reakcije razlikuju se reverzibilne (kemijski procesi čiji produkti mogu pod istim uvjetima u kojima nastaju međusobno reagirati uz nastanak polaznih tvari) i ireverzibilne (kemijski procesi, produkti koji ne mogu međusobno reagirati uz stvaranje polaznih tvari).

Za reverzibilne reakcije, jednadžba se u općem obliku obično piše na sljedeći način:

A + B ↔ AB

Na primjer:

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ↔ H 3 COOS 2 H 5 + H 2 O

Primjeri ireverzibilnih reakcija su sljedeće reakcije:

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6CO 2 + 6 H 2 O

Dokaz o nepovratnosti reakcije mogu poslužiti kao produkti reakcije plinovite tvari, talog ili slabo disocirajući spoj, najčešće voda.

Klasifikacija kemijskih reakcija prema prisutnosti katalizatora

S tog gledišta razlikuju se katalitičke i nekatalitičke reakcije.

Katalizator je tvar koja ubrzava kemijsku reakciju. Reakcije u kojima sudjeluju katalizatori nazivaju se katalitičke. Neke reakcije općenito su nemoguće bez prisutnosti katalizatora:

2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2 (MnO 2 katalizator)

Često jedan od produkata reakcije služi kao katalizator koji ubrzava tu reakciju (autokatalitičke reakcije):

MeO + 2HF \u003d MeF 2 + H 2 O, gdje je Me metal.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Nevjerojatne činjenice

Molekularni materijal u našem svakodnevnom životu toliko je predvidljiv da često zaboravljamo kakve se nevjerojatne stvari mogu dogoditi osnovnim elementima.

Čak se i unutar našeg tijela odvijaju mnoge nevjerojatne kemijske reakcije.

Evo nekoliko fascinantnih i impresivnih kemijskih i fizičkih reakcija u obliku GIF-a koje će vas podsjetiti na tečaj kemije.

kemijske reakcije

1. "Faraonova zmija" - raspad živinog tiocijanata

Izgaranje živinog tiocijanata dovodi do njegove razgradnje na tri druga kemikalije. Ove tri kemikalije pak se razgrađuju u još tri tvari, što dovodi do razvoja ogromne "zmije".

2. Goruća šibica

Glava šibice sadrži crveni fosfor, sumpor i Bertoletovu sol. Toplina koju stvara fosfor razgrađuje Bertoletovu sol i pritom oslobađa kisik. Kisik se spaja sa sumporom i proizvodi kratkotrajni plamen koji koristimo za paljenje svijeće, na primjer.

3. Vatra + vodik

Vodik je lakši od zraka i može se zapaliti plamenom ili iskrom, što rezultira spektakularnom eksplozijom. Zato se helij sada češće koristi od vodika za punjenje balona.

4. Živa + aluminij

Živa prodire kroz zaštitni sloj oksidnog (hrđajućeg) aluminija, uzrokujući mnogo brže hrđanje.

Primjeri kemijskih reakcija

5. Zmijski otrov + krv

Jedna kap otrova zmije u petrijevoj zdjelici krvi uzrokuje da se ona sklupča u gustu grudu čvrste tvari. To se događa u našem tijelu kada nas ugrize zmija otrovnica.

6. Otopina željeza + bakrenog sulfata

Željezo zamjenjuje bakar u otopini, pretvarajući bakreni sulfat u željezni sulfat. Čisti bakar skuplja se na željezu.

7. Paljenje plinske posude

8. Tableta klora + medicinski alkohol u zatvorenoj boci

Reakcija dovodi do povećanja tlaka i završava pucanjem posude.

9. Polimerizacija p-nitroanilina

Na slici se nekoliko kapi koncentrirane sumporne kiseline doda u pola čajne žličice p-nitroanilina ili 4-nitroanilina.

10. Krv u vodikovom peroksidu

Enzim u krvi koji se zove katalaza pretvara vodikov peroksid u vodu i kisik, stvarajući pjenu od mjehurića kisika.

Kemijski pokusi

11. Galij u vrućoj vodi

Galij, koji se uglavnom koristi u elektronici, ima talište od 29,4 stupnja Celzijusa, što znači da će se topiti u vašim rukama.

12. Spor prijelaz beta kositra u alfa modifikaciju

Na hladna temperatura beta alotrop kositra (srebrni, metalik) spontano prelazi u alfa alotrop (siv, praškast).

13. Natrijev poliakrilat + voda

Natrijev poliakrilat, isti materijal koji se koristi u dječjim pelenama, ponaša se poput spužve za upijanje vlage. Kada se pomiješa s vodom, spoj se pretvara u čvrsti gel, a voda više nije tekućina i ne može se izliti.

14. Plin radon 220 bit će ubrizgan u komoru za maglu

Trag u obliku slova V nastaje zbog dviju alfa čestica (jezgre helija-4) koje se oslobađaju kada se radon razgrađuje na polonij, a zatim na olovo.

Pokusi kućne kemije

15. Hidrogel kuglice i šarena voda

U ovom slučaju dolazi do difuzije. Hidrogel je polimerna granula koja vrlo dobro upija vodu.

16. Aceton + stiropor

Stiropor je napravljen od stiropora koji otapanjem u acetonu ispušta zrak u pjenu zbog čega izgleda kao da otapate veliku količinu materijala u maloj količini tekućine.

17. Suhi led + sredstvo za pranje posuđa

Suhi led stavljen u vodu stvara oblak, dok deterdžent za pranje posuđa u vodi zadržava ugljični dioksid i vodenu paru u obliku mjehurića.

18. Kap deterdženta dodana u mlijeko s prehrambenom bojom

Mlijeko je uglavnom voda, ali također sadrži vitamine, minerale, proteine ​​i sitne kapljice masti suspendirane u otopini.

Deterdžent za pranje posuđa olabavljuje kemijske veze koje drže proteine ​​i masti u otopini. Molekule masti postaju zbunjene dok molekule sapuna počnu juriti okolo kako bi se spojile s molekulama masti dok se otopina ne ujednači.

19. Pasta za zube Elephant

Kvasac i topla voda uliju se u posudu s deterdžent, hidrogen peroksid i boje za hranu. Kvasac služi kao katalizator za oslobađanje kisika iz vodikovog peroksida, stvarajući mnogo mjehurića. Uslijed toga nastaje egzotermna reakcija uz stvaranje pjene i oslobađanje topline.

Kemijski pokusi (video)

20. Pregorjela žarulja

Volframova nit pukne, uzrokujući kratki spoj strujni krug, što uzrokuje sjaj niti.

21. Ferrofluid u staklenoj posudi

Ferofluid je tekućina koja postaje jako magnetizirana u prisutnosti magnetskog polja. Koristi se u tvrdim diskovima iu strojogradnji.

Još jedan ferofluid.

22. Jod + aluminij

Oksidacija fino raspršenog aluminija događa se u vodi, stvarajući tamnoljubičaste pare.

23. Rubidij + voda

Rubidij vrlo brzo reagira s vodom stvarajući rubidij hidroksid i vodikov plin. Reakcija je toliko brza da bi se mogla razbiti ako se provodi u staklenoj posudi.