Galutinis sprogstamosios transformacijos reakcijų rezultatas paprastai išreiškiamas lygtimi, susiejančia pradinio sprogmens cheminę formulę arba jo sudėtį (jei tai yra sprogus mišinys) su galutinių sprogimo produktų sudėtimi.

Žinios apie cheminės transformacijos lygtį sprogimo metu yra būtinos dviem aspektais. Viena vertus, pagal šią lygtį galima apskaičiuoti sprogimo dujinių produktų šilumą ir tūrį, taigi ir temperatūrą, slėgį ir kitus sprogimo parametrus. Kita vertus, sprogimo produktų sudėtis yra ypač svarbi, kai kalbama apie sprogmenis, skirtus sprogdinti požeminiuose įrenginiuose (todėl kasyklų ventiliacija apskaičiuojama taip, kad anglies monoksido ir azoto oksidų kiekis neviršytų tam tikro tūrio) .

Tačiau sprogimo metu cheminė pusiausvyra ne visada nusistovi. Tais daugeliu atvejų, kai skaičiavimas neleidžia patikimai nustatyti galutinės sprogstamosios transformacijos pusiausvyros, pereinama prie eksperimento. Tačiau eksperimentinis produktų sudėties nustatymas sprogimo metu taip pat susiduria su rimtais sunkumais, nes sprogimo produktuose aukštoje temperatūroje gali būti atomų ir laisvųjų radikalų (aktyviųjų dalelių), kurių negalima aptikti atvėsus.

Organinės sprogstamosios medžiagos, kaip taisyklė, susideda iš anglies, vandenilio, deguonies ir azoto. Todėl sprogimo produktuose gali būti šių dujinių ir kietų medžiagų: CO 2, H 2 O, N 2, CO, O 2, H 2, CH 4 ir kitų angliavandenilių: NH 3, C 2 N 2, HCN, NO, N 2 O, C. Jei sprogmenų sudėtyje yra sieros arba chloro, tai sprogimo produktuose gali būti atitinkamai SO 2, H 2 S, HCl ir Cl 2. Jei sprogstamųjų medžiagų sudėtyje yra metalų, pavyzdžiui, aliuminio arba kai kurių druskų (pavyzdžiui, amonio nitratas NH 4 NO 3, bario nitratas Ba (NO 3) 2; chloratai - bario chloratas Ba (ClO 3) 2, kalio chloratas KClO 3; perchloratai - amonio NHClO 4 ir kt.) sprogimo produktų sudėtyje yra oksidų, pavyzdžiui, Al 2 O 3, karbonatų, pavyzdžiui, bario karbonato BaCO 3, kalio karbonato K 2 CO 3 , bikarbonatai (KHCO 3), cianidai (KCN), sulfatai (BaSO 4, K 2 SO 4), sulfidai (NS, K 2 S), sulfitai (K 2 S 2 O 3), chloridai (AlC l 3, BaCl 2, KCl) ir kiti junginiai.

Tam tikrų sprogimo produktų buvimas ir kiekis visų pirma priklauso nuo sprogstamosios kompozicijos deguonies balanso.

Deguonies balansas apibūdina santykį tarp degiųjų elementų ir deguonies kiekio sprogmenyje.

Deguonies balansas paprastai apskaičiuojamas kaip skirtumas tarp deguonies, esančio sprogmenyje, svorio ir deguonies kiekio, reikalingo visiškam degiųjų elementų, įtrauktų į jo sudėtį, oksidacijai. Skaičiavimas atliekamas 100 g sprogmens, pagal kurį deguonies balansas išreiškiamas procentais. Kompozicijos aprūpinimas deguonimi apibūdinamas deguonies balansu (KB) arba deguonies koeficientu a to, kuris santykiniais dydžiais išreiškia deguonies perteklių arba trūkumą, kad būtų galima visiškai oksiduoti degius elementus į aukštesnius oksidus, pavyzdžiui, CO 2. ir H2O.

Jei sprogmenyje yra tiek deguonies, kiek reikia norint visiškai oksiduotis jį sudarančių degiųjų elementų, tada jo deguonies balansas yra lygus nuliui. Jei perteklius – KB teigiamas, esant deguonies trūkumui – KB neigiamas. Sprogmenų balansas deguonies atžvilgiu atitinka CB – 0; a iki = 1.

Jei sprogmenyje yra anglies, vandenilio, azoto ir deguonies ir jis apibūdinamas lygtimi C a H b N c O d , tada deguonies balanso ir deguonies koeficiento reikšmes galima nustatyti pagal formules.

(2)

kur a, b, c ir d yra atitinkamai C, H, N ir O atomų skaičius sprogmens cheminėje formulėje; 12, 1, 14, 16 yra anglies, vandenilio, azoto ir deguonies atominės masės, suapvalintos iki artimiausio sveikojo skaičiaus; (1) lygties trupmenos vardiklis lemia sprogmens molekulinę masę: M = 12a + b + 14c + 16d.

Sprogmenų gamybos ir eksploatavimo (sandėliavimo, transportavimo, naudojimo) saugos požiūriu dauguma jų formulių turi neigiamą deguonies balansą.

Pagal deguonies balansą visi sprogmenys skirstomi į tris grupes:

I. Sprogmenys su teigiamu deguonies balansu: anglis oksiduojama iki CO 2, vandenilis iki H 2 O, azotas ir deguonies perteklius išsiskiria elementaria forma.

II. Sprogmenys su neigiamu deguonies balansu, kai deguonies nepakanka visiškam komponentų oksidavimuisi iki aukštesnių oksidų, o anglis dalinai oksiduojasi iki CO (bet visos sprogstamosios medžiagos virsta dujomis).

III. Sprogstamasis su neigiamu deguonies balansu, bet deguonies neužtenka, kad visi degi komponentai virstų dujomis (sprogimo produktuose yra elementinės anglies).

4.4.1. Sprogstamųjų medžiagų sprogstamojo skilimo produktų sudėties apskaičiavimas

su teigiamu deguonies balansu (I sprogmenų grupė)

Sudarant sprogimo reakcijų lygtis, sprogmenys, turintys teigiamą deguonies balansą, vadovaujasi šiomis nuostatomis: anglis oksiduojasi į anglies dioksidą CO 2, vandenilis į vandenį H 2 O, azotas ir deguonies perteklius išsiskiria elementariu pavidalu (N 2, O 2).

Pavyzdžiui.

1. Parašykite atskiro sprogmens sprogstamojo skilimo reakcijos lygtį (nustatykite sprogimo produktų sudėtį).

Nitroglicerinas: C 3 H 5 (ONO 2) 3, M = 227.

Mes nustatome nitroglicerino deguonies balanso vertę:

KB > 0, parašome reakcijos lygtį:

C 3 H 5 (ONO 2) 3 \u003d 3CO 2 + 2,5 H 2 O + 0,25 O 2 + 1,5 N 2.

Be pagrindinės reakcijos, vyksta disociacijos reakcijos:

2CO 2 2CO + O 2;

O2 + N22NO;

2H 2O 2H2 + O2;

H 2 O + CO CO 2 + H 2.

Bet kadangi KB \u003d 3,5 (daug daugiau nei nulis) - reakcijos pasislenka į CO 2, H 2 O, N 2 susidarymą, todėl CO, H 2 ir NO dujų dalis sprogiuose skilimo produktuose yra nereikšminga. ir jų galima nepaisyti.

2. Sudarykite mišrių sprogmenų sprogstamojo skilimo reakcijos lygtį: amonalinis, susidedantis iš 80% amonio nitrato NH 4 NO 3 (M = 80), 15% TNT C 7 H 5 N 3 O 6 (M = 227) ir 5 % aliuminio Al (a.m. M = 27).

Deguonies balansas ir koeficientas α mišrioms sprogstamosioms medžiagoms apskaičiuojamas taip: kiekvieno iš cheminiai elementai esančios 1 kg mišinio ir išreikšti jį moliais. Tada jie sudaro sąlyginę cheminę formulę 1 kg mišraus sprogmens, savo išvaizda panašią į atskiro sprogmens cheminę formulę, o tada apskaičiavimas atliekamas panašiai kaip aukščiau pateiktame pavyzdyje.

Jei mišriame sprogmenyje yra aliuminio, CB ir α reikšmių nustatymo lygtys turi būti tokios formos:

,

,

čia e yra aliuminio atomų skaičius sąlyginėje formulėje.

Sprendimas.

1. Apskaičiuojame 1 kg amonalo elementinę sudėtį ir užrašome jo sąlyginę cheminę formulę

%.

2. Užrašykite amonialo skilimo reakcijos lygtį:

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. Sprogstamųjų medžiagų sprogstamojo skilimo produktų sudėties apskaičiavimas

su neigiamu deguonies balansu (II grupė BB)

Kaip minėta anksčiau, sudarant antrosios grupės sprogmenų sprogstamojo skilimo reakcijų lygtis, reikia atsižvelgti į šiuos požymius: vandenilis oksiduojasi iki H 2 O, anglis oksiduojasi į CO, likęs deguonis oksiduoja dalį CO į CO 2 ir azotas išsiskiria N 2 pavidalu.

Pavyzdys: Sudarykite pentaeritritolio tetranitrato (PETN) C (CH 2 ONO 2) 4 Mthena \u003d 316 sprogstamojo skilimo reakcijos lygtį. Deguonies balansas lygus -10,1%.

Nuo cheminė formulėįdegio, matyti, kad deguonies neužtenka iki visiško vandenilio ir anglies oksidacijos (8 vandeniliams reikia 4 deguonies atomų, kad virstų H 2 O \u003d 4H 2 O) (5 at. Anglies, 10 deguonies atomų reikia, kad virstų CO 2 \u003d 5CO 2) iš viso 4 + 10 \u003d 14 at. deguonies, o atomų yra tik 12.

1. Sudarome kaitinimo elemento skilimo reakcijos lygtį:

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

Norėdami nustatyti CO ir CO 2 koeficientų vertę:

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

x + y \u003d n - anglies atomų suma,

x + 2y \u003d m - deguonies atomų suma,

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

x + 2y = 8 arba x = 8 - 2y

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

Tai. koeficientas, kai CO x = 2; esant CO 2 y \u003d 3, t.y.

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

Antrinės reakcijos (disociacijos):

Vandens garai: H 2 O + CO CO 2 + H 2;

2H 2O 2H2 + O2;

Disociacija: 2CO 2 2CO + O 2;

2. Klaidai įvertinti apskaičiuojame sprogstamojo skilimo reakcijos produktų sudėtį, atsižvelgdami į reikšmingiausią iš antrinių reakcijų - vandens garų reakciją (H 2 O + CO CO 2 + H 2).

PETN sprogstamojo skilimo reakcijos lygtis gali būti pavaizduota taip:

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

Sprogstamojo kaitinimo elemento išsiliejimo temperatūra yra maždaug 4000 0 K.

Atitinkamai, vandens garų pusiausvyros konstanta:

.

Užrašome ir išsprendžiame lygčių sistemą:

,

x + y = 5 (žr. aukščiau) yra anglies atomų skaičius;

2z + 2у = 8 yra vandenilio atomų skaičius;

x + 2y + u = 12 yra deguonies atomų skaičius.

Lygčių sistemos transformacija sumažinama iki kvadratinės lygties:

7,15 m. 2–12,45 m. – 35 = 0.

(Ay 2 + wy + c = 0 tipo lygtis).

Jo sprendimas atrodo taip:

,

,

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

Taigi reakcijos lygtis yra tokia:

C (CH2ONO2)4 = 1,752CO + 3,248CO2 + 3,758H2O + 0,242H2 + 2N2.

Iš gautos lygties matyti, kad paklaida apytiksliu metodu nustatant sprogstamųjų skilimo produktų sudėtį ir kiekį yra nereikšminga.

4.4.3. Sprogiųjų medžiagų sprogstamojo skilimo reakcijų lygčių sudarymas

su neigiamu CB (III grupė)

Rašant sprogstamojo skilimo reakcijos lygtis trečiajai sprogmenų grupei, būtina laikytis šios sekos:

1. nustatyti jo KB pagal sprogstamųjų medžiagų cheminę formulę;

2. oksiduoja vandenilį iki H 2 O;

3. oksiduoti anglį su deguonies likučiais iki CO;

4. parašykite likusius reakcijos produktus, ypač C, N ir kt.;

5. Patikrinkite šansus.

Pavyzdys : Parašykite trinitrotolueno (trotilo, tol) C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 sprogstamojo skilimo lygtį.

Molinė masė M = 227; KB = -74,0%.

Sprendimas: Iš cheminės formulės matome, kad anglies ir vandenilio oksidacijai deguonies neužtenka: pilnai vandenilio oksidacijai reikia 2,5 deguonies atomo, nepilnai anglies oksidacijai – 7 atomų (tik 9,5 lyginant su esamais 6 atomais). ). Šiuo atveju TNT skilimo reakcijos lygtis yra tokia:

C6H2(NO2)3CH3 \u003d 2,5H 2O + 3,5CO + 3,5 C + 1,5N 2.

antrinės reakcijos:

H 2 O + CO CO 2 + H 2;

Sonochemija yra ultragarso taikymas cheminėse reakcijose ir procesuose. Mechanizmas, sukeliantis garso ir cheminius efektus skysčiuose, yra akustinės kavitacijos reiškinys.

Hielscher ultragarso laboratorija ir pramoniniai prietaisai naudojami įvairiuose garsiniuose ir cheminiuose procesuose.

Garsios cheminės reakcijos

Cheminėse reakcijose ir procesuose galima pastebėti šiuos sonocheminius efektus:

• Reakcijos greičio didinimas
• Reakcijos išeiga didinimas
• Efektyvesnis energijos naudojimas
• Garsiniai-cheminiai perėjimo iš vienos reakcijos į kitą metodai
• Sąsajų perdavimo katalizatoriaus tobulinimas
• Fazių perdavimo katalizatoriaus pašalinimas
• Neapdorotų arba techninių reagentų naudojimas
• Metalų ir kietųjų medžiagų aktyvinimas
• Reagentų ar katalizatorių reaktyvumo didinimas ()
• Dalelių sintezės tobulinimas
• Nanodalelių danga

Ultragarsinė kavitacija skysčiuose

Kavitacija reiškia burbuliukų susidarymą, augimą ir sprogstamą sunaikinimą skystyje. Kavitacijos sprogimas sukelia intensyvų vietinį įkaitimą (~5000 K), aukštą slėgį (~1000 atm.) ir didžiulius šildymo/aušinimo greičius (>109 K/s) bei skysčio srautus (~400 km/h)".

Kavitacijos burbuliukai yra vakuuminiai burbulai. Vakuumą sukuria greitai judantis paviršius vienoje pusėje, o inertiškas skystis – kitoje. Susidaręs slėgio skirtumas taip pat padeda įveikti sukibimo jėgas skystyje. Kavitaciją galima gauti įvairiais būdais, pavyzdžiui, Venturi antgaliai, purkštukai aukštas spaudimas, didelio greičio sukimosi arba ultragarso jutikliai. Visose šiose sistemose gaunama energija paverčiama trintimi, turbulencija, bangomis ir kavitacija. Gaunamos energijos dalis, kuri paverčiama kavitacija, priklauso nuo kelių veiksnių, charakterizuojančių įrangos, generuojančios kavitaciją skystyje, judėjimą.

Pagreičio intensyvumas yra vienas iš svarbiausių veiksnių, turinčių įtakos energijos virsmo kavitacija efektyvumui. Didesnis pagreitis sukuria didesnį slėgio kritimą, o tai savo ruožtu padidina galimybę sukurti vakuuminius burbulus, o ne bangas, sklindančias per skystį. Taigi, kuo didesnis pagreitis, tuo didesnė energijos dalis paverčiama kavitacija. Ultragarsinių jutiklių atveju pagreičio intensyvumas apibūdinamas svyravimų amplitude. Didesnės amplitudės lemia efektyvesnį kavitacijos generavimą. Pramoniniai Hielscher Ultrasonics prietaisai gali pagaminti iki 115 µm amplitudę. Šios didelės amplitudės leidžia pasiekti aukštą galios perdavimo santykį, o tai savo ruožtu leidžia pasiekti didelį energijos tankį iki 100 W/cm³.

Be intensyvumo, skystis turi būti pagreitintas taip, kad susidarytų minimalūs nuostoliai dėl turbulencijos, trinties ir bangų susidarymo. Tam geriausias būdas būtų vienpusė judėjimo kryptis. Ultragarsas naudojamas dėl šių veiksmų:

• aktyvintų metalų paruošimas redukuojant metalų druskas
• aktyvuotų metalų generavimas ultragarsu
• sonocheminė dalelių sintezė nusodinant metalų oksidus (Fe, Cr, Mn, Co), pvz., naudojami kaip katalizatoriai
• metalų arba metalų halogenidų impregnavimas ant pagrindo
• aktyvintų metalų tirpalų ruošimas
• reakcijos, kuriose dalyvauja metalai per vietinį organinių medžiagų susidarymą
• reakcijos, kuriose dalyvauja nemetalinės kietosios medžiagos
• metalų, lydinių, ceolitų ir kitų kietųjų medžiagų kristalizacija ir nusodinimas
• paviršiaus morfologijos ir dalelių dydžio pokytis dėl didelių dalelių susidūrimų
  • amorfinių nanostruktūrinių medžiagų, įskaitant didelio paviršiaus pereinamuosius metalus, lydinius, karbidus, oksidus ir koloidus, formavimas
  • kristalų išsiplėtimas
  • pasyvuojančių oksidinių dangų išlyginimas ir pašalinimas
  • smulkių dalelių mikromanipuliacija (frakcionavimas).
• koloidų paruošimas (Ag, Au, Q dydžio CdS)
• svečių molekulių įtraukimas į kietas medžiagas su neorganiniu sluoksniu
• polimerų sonochemija
  • polimerų skaidymas ir modifikavimas
  • polimerų sintezė
• organinių teršalų sonolizė vandenyje

Garso-cheminė įranga

Dauguma paminėtų garsinių ir cheminių procesų gali būti pritaikyti tiesioginio srauto veikimui. Mielai padėsime išsirinkti patikimą cheminę įrangą pagal jūsų poreikius. Tyrimams ir procesų testavimui rekomenduojame naudoti mūsų laboratorinius instrumentus ar prietaisą

Cheminės reakcijos yra mūsų dalis Kasdienybė. Maisto gaminimas virtuvėje, automobilio vairavimas – tokios reakcijos dažnos. Šiame sąraše yra pačios nuostabiausios ir neįprastiausios reakcijos, kurių dauguma iš mūsų niekada nematė.

10. Natris ir vanduo chloro dujose

Natris yra labai degus elementas. Šiame vaizdo įraše matome, kad chloro dujų kolboje į natrį įpilamas vandens lašas. Geltona- natrio darbas. Jei sujungiame natrį ir chlorą, gauname natrio chloridą, tai yra įprastą valgomąją druską.

9. Magnio ir sauso ledo reakcija

Magnis yra labai degus ir dega labai ryškiai. Šiame eksperimente matote, kaip magnis užsiliepsnoja sauso ledo – sušalusio anglies dioksido – kiaute. Magnis gali degti anglies dioksidu ir azotu. Dėl ryškios šviesos ji buvo naudojama kaip blykstė ankstyvoje fotografijoje, šiandien ji vis dar naudojama jūrų raketose ir fejerverkams.

8. Berthollet druskos ir saldumynų reakcija

Kalio chloratas yra kalio, chloro ir deguonies junginys. Kai kalio chloratas kaitinamas iki lydymosi temperatūros, bet koks objektas, kuris tuo metu liečiasi su juo, suskaidys chloratą ir įvyks sprogimas. Dujos, kurios atsiranda po skilimo, yra deguonis. Dėl šios priežasties jis dažnai naudojamas orlaiviuose, kosminėse stotyse ir povandeniniuose laivuose kaip deguonies šaltinis. Su šia medžiaga buvo susijęs ir Mir stoties gaisras.

7. Meisnerio efektas

Kai superlaidininkas atšaldomas iki žemesnės nei pereinamoji temperatūra, jis tampa diamagnetinis: tai yra, objektą atstumia magnetinis laukas, o ne jį traukia.

6. Persotinimas natrio acetatu

Taip, taip, tai legendinis natrio acetatas. Manau, visi jau girdėjo apie " skystas ledas“. Na, nėra ką daugiau pridurti)

5. Super sugeriantys polimerai

Taip pat žinomi kaip hidrogelis, jie gali labai sugerti didelis skaičius skystis savo masės atžvilgiu. Dėl šios priežasties jie naudojami vystyklų pramonėje, taip pat kitose srityse, kur reikalinga apsauga nuo vandens ir kitų skysčių, pavyzdžiui, tiesiant požeminius kabelius.

4. Plaukiojantis sieros heksafluoridas

Sieros heksafluoridas yra bespalvės, netoksiškos ir nedegios dujos, neturinčios kvapo. Kadangi jis yra 5 kartus tankesnis už orą, jį galima supilti į indus ir į jį panardinti lengvi daiktai plūduriuos tarsi vandenyje. Dar viena juokinga, visiškai nekenksminga šių dujų naudojimo savybė yra ta, kad jos smarkiai sumažina balsą, tai yra, efektas yra visiškai priešingas helio poveikio. Efektą galite pamatyti čia:

3. Superskystis helis

Kai helis atšaldomas iki -271 laipsnio Celsijaus, jis pasiekia lambda tašką. Šiame etape (skystoje formoje) jis žinomas kaip helis II ir yra superskystis. Kai jis praeina per ploniausius kapiliarus, jo klampumo išmatuoti neįmanoma. Be to, jis „ropos“ aukštyn ieškodamas šiltos vietos, regis, dėl gravitacijos poveikio. Neįtikėtina!

2. Termitas ir skystasis azotas

Ne, šiame vaizdo įraše jie nepils ant termitų skysto azoto.

Termitas yra aliuminio milteliai ir metalo oksidas, sukeliantis aliuminoterminę reakciją, vadinamą termito reakcija. Jis nėra sprogus, bet dėl ​​to blyksniai gali būti labai dideli aukštos temperatūros. Kai kurių tipų detonatoriai „prasideda“ nuo termito reakcijos, o degimas vyksta kelių tūkstančių laipsnių temperatūroje. Žemiau esančiame klipe matome bandymus „atvėsti“ termito reakciją skystu azotu.

1. Briggs-Rauscher reakcija

Ši reakcija žinoma kaip svyruojanti cheminė reakcija. Kaip rašoma Vikipedijoje: „Šviežiai paruoštas bespalvis tirpalas pamažu tampa gintaro spalvos, po to staigiai pasidaro tamsiai mėlynas, tada vėl pamažu tampa bespalvis; procesas kartojamas keletą kartų ratu, galiausiai sustoja prie tamsiai mėlynos spalvos, o pats skystis stipriai kvepia. jodo". Priežastis ta, kad pirmosios reakcijos metu susidaro tam tikros medžiagos, kurios savo ruožtu išprovokuoja antrąją reakciją, o procesas kartojamas iki išsekimo.

Įdomiau:

APIBRĖŽIMAS

Cheminė reakcija vadinama medžiagų transformacija, kurios metu pasikeičia jų sudėtis ir (ar) struktūra.

Dažniausiai cheminės reakcijos suprantamos kaip pradinių medžiagų (reagentų) pavertimo galutinėmis medžiagomis (produktais) procesas.

Cheminės reakcijos užrašomos naudojant chemines lygtis, kuriose yra pradinių medžiagų ir reakcijos produktų formulės. Pagal masės tvermės dėsnį kiekvieno elemento atomų skaičius kairėje ir dešinėje cheminės lygties pusėse yra vienodas. Paprastai pradinių medžiagų formulės rašomos kairėje lygties pusėje, o sandaugų formulės – dešinėje. Kiekvieno elemento atomų skaičiaus lygybė kairėje ir dešinėje lygties dalyse pasiekiama prieš medžiagų formules pateikiant sveikuosius stechiometrinius koeficientus.

Cheminėse lygtyse gali būti papildomos informacijos apie reakcijos ypatybes: temperatūrą, slėgį, spinduliuotę ir kt., kurią žymi atitinkamas simbolis virš (arba „po“) lygybės ženklo.

Visos cheminės reakcijos gali būti suskirstytos į kelias klases, kurios turi tam tikrų savybių.

Cheminių reakcijų klasifikavimas pagal pradinių ir gaunamų medžiagų skaičių ir sudėtį

Pagal šią klasifikaciją cheminės reakcijos skirstomos į derinimo, skilimo, pakeitimo, mainų reakcijas.

Kaip rezultatas sudėtinės reakcijos iš dviejų ar daugiau (sudėtinių ar paprastų) medžiagų susidaro viena nauja medžiaga. AT bendras vaizdas Tokios cheminės reakcijos lygtis atrodys taip:

Pavyzdžiui:

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

Derinių reakcijos dažniausiai būna egzoterminės, t.y. srautas su šilumos išsiskyrimu. Jeigu reakcijoje dalyvauja paprastos medžiagos, tai tokios reakcijos dažniausiai būna redoksinės (ORD), t.y. atsiranda keičiantis elementų oksidacijos būsenoms. Neįmanoma vienareikšmiškai pasakyti, ar junginio reakcija tarp sudėtingų medžiagų gali būti priskirta OVR.

Reakcijos, kurių metu iš vienos sudėtingos medžiagos susidaro kelios kitos naujos medžiagos (sudėtingos arba paprastos), klasifikuojamos kaip skilimo reakcijos. Apskritai cheminio skilimo reakcijos lygtis atrodys taip:

Pavyzdžiui:

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)

Dauguma skilimo reakcijų vyksta kaitinant (1,4,5). Galimas irimas veikiant elektros srovei (2). Deguonies turinčių rūgščių (1, 3, 4, 5, 7) kristalinių hidratų, rūgščių, bazių ir druskų skaidymas vyksta nekeičiant elementų oksidacijos būsenų, t.y. šios reakcijos netaikomos OVR. OVR skilimo reakcijos apima oksidų, rūgščių ir druskų, sudarytų iš aukštesnės oksidacijos būsenų elementų, skaidymą (6).

Skilimo reakcijos taip pat aptinkamos organinė chemija, bet kitais pavadinimais - krekingas (8), dehidrogenavimas (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)

At pakeitimo reakcijos paprasta medžiaga sąveikauja su sudėtinga, sudarydama naują paprastą ir naują sudėtingą medžiagą. Apskritai cheminės pakeitimo reakcijos lygtis atrodys taip:

Pavyzdžiui:

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

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H2 (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)

Pakeitimo reakcijos dažniausiai yra redokso reakcijos (1–4, 7). Skilimo reakcijų, kuriose oksidacijos būsenos nesikeičia, pavyzdžių yra nedaug (5, 6).

Keitimosi reakcijos vadinamos reakcijos, vykstančios tarp sudėtingų medžiagų, kurių metu jos keičiasi savo sudedamosiomis dalimis. Paprastai šis terminas vartojamas reakcijoms, kurių metu dalyvauja jonai vandeniniame tirpale. Apskritai cheminių mainų reakcijos lygtis atrodys taip:

AB + CD = AD + CB

Pavyzdžiui:

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)

Mainų reakcijos nėra redoksinės reakcijos. Ypatingas šių mainų reakcijų atvejis yra neutralizacijos reakcijos (rūgščių sąveikos su šarmais reakcijos) (2). Mainų reakcijos vyksta ta kryptimi, kur iš reakcijos sferos formoje pasišalina bent viena iš medžiagų dujinė medžiaga(3), nuosėdos (4, 5) arba mažai disociuojantis junginys, dažniausiai vanduo (1, 2).

Cheminių reakcijų klasifikavimas pagal oksidacijos būsenų pokyčius

Atsižvelgiant į reagentus ir reakcijos produktus sudarančių elementų oksidacijos būsenų pasikeitimą, visos cheminės reakcijos skirstomos į redoksines (1, 2) ir tas, kurios vyksta nekeičiant oksidacijos būsenos (3, 4).

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

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

C 4+ + 4e \u003d C 0 (oksidatorius)

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

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

N 5+ + 3e \u003d N 2+ (oksidatorius)

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

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

Cheminių reakcijų klasifikavimas pagal terminį poveikį

Priklausomai nuo to, ar reakcijos metu išsiskiria ar absorbuojama šiluma (energija), visos cheminės reakcijos sąlyginai skirstomos atitinkamai į egzo – (1, 2) ir endotermines (3). Reakcijos metu išsiskiriantis arba sugertas šilumos (energijos) kiekis vadinamas reakcijos šiluma. Jei lygtis rodo išsiskiriančios arba sugertos šilumos kiekį, tai tokios lygtys vadinamos termocheminėmis.

N2 + 3H2 = 2NH3 +46,2 kJ (1)

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

N 2 + O 2 \u003d 2NO – 90,4 kJ (3)

Cheminių reakcijų klasifikavimas pagal reakcijos kryptį

Pagal reakcijos kryptį yra grįžtamieji (cheminiai procesai, kurių produktai gali reaguoti vienas su kitu tomis pačiomis sąlygomis, kokiomis jie gaunami, susidarant pradinėms medžiagoms) ir negrįžtamieji (cheminiai procesai, kurių produktai negali reaguoti vienas su kitu sudarydami pradines medžiagas).

Grįžtamosioms reakcijoms bendrosios formos lygtis paprastai rašoma taip:

A + B ↔ AB

Pavyzdžiui:

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

Negrįžtamų reakcijų pavyzdžiai yra šios reakcijos:

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

Reakcijos negrįžtamumo įrodymas gali būti dujinės medžiagos, nuosėdų arba mažai disociuojančio junginio, dažniausiai vandens, reakcijos produktai.

Cheminių reakcijų klasifikavimas pagal katalizatoriaus buvimą

Šiuo požiūriu skiriamos katalizinės ir nekatalitinės reakcijos.

Katalizatorius yra medžiaga, kuri pagreitina cheminę reakciją. Reakcijos, kuriose dalyvauja katalizatoriai, vadinamos katalizinėmis. Kai kurios reakcijos paprastai neįmanomos be katalizatoriaus:

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

Dažnai vienas iš reakcijos produktų yra katalizatorius, kuris pagreitina šią reakciją (autokatalizinės reakcijos):

MeO + 2HF \u003d MeF 2 + H 2 O, kur Me yra metalas.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Neįtikėtini faktai

Molekulinė medžiaga mūsų kasdieniame gyvenime yra tokia nuspėjama, kad dažnai pamirštame, kokie nuostabūs dalykai gali nutikti su pagrindiniais elementais.

Net mūsų kūne vyksta daug nuostabių cheminių reakcijų.

Štai keletas žavių ir įspūdingų GIF formos cheminių ir fizinių reakcijų, kurios primins jums chemijos kursą.

cheminės reakcijos

1. „Faraono gyvatė“ – gyvsidabrio tiocianato irimas

Dėl gyvsidabrio tiocianato degimo jis suskaidomas į tris kitus chemikalai. Šios trys cheminės medžiagos savo ruožtu skyla į dar tris medžiagas, dėl kurių išsiskleidžia didžiulė „gyvatė“.

2. Degantis degtukas

Degtuko galvutėje yra raudonojo fosforo, sieros ir Bertoleto druskos. Fosforo skleidžiama šiluma skaido Bertoleto druską ir procese išskiria deguonį. Deguonis jungiasi su siera ir sukuria trumpalaikę liepsną, kurią naudojame, pavyzdžiui, uždegdami žvakę.

3. Ugnis + vandenilis

Vandenilio dujos yra lengvesnės už orą ir gali užsidegti nuo liepsnos ar kibirkšties, todėl gali įvykti įspūdingas sprogimas. Štai kodėl helis dabar dažniau naudojamas balionams užpildyti nei vandenilis.

4. Gyvsidabris + aliuminis

Gyvsidabris prasiskverbia į apsauginį aliuminio oksido sluoksnį (rūdis), todėl jis rūdija daug greičiau.

Cheminių reakcijų pavyzdžiai

5. Gyvatės nuodai + kraujas

Vienas lašas angių nuodų Petri lėkštelėje priverčia jį susisukti į storą kietos medžiagos gumulą. Taip nutinka mūsų kūne, kai mus įkanda nuodinga gyvatė.

6. Geležies + vario sulfato tirpalas

Geležis pakeičia tirpale esantį varį, paversdama vario sulfatą geležies sulfatu. Grynas varis surenkamas ant geležies.

7. Dujų bako uždegimas

8. Chloro tabletė + medicininis alkoholis uždarytame buteliuke

Reakcija padidina slėgį ir baigiasi talpos plyšimu.

9. P-nitroanilino polimerizacija

Gif paveikslėlyje keli lašai koncentruotos sieros rūgšties įlašinami į pusę arbatinio šaukštelio p-nitroanilino arba 4-nitroanilino.

10. Kraujas vandenilio perokside

Kraujyje esantis fermentas, vadinamas katalaze, paverčia vandenilio peroksidą į vandenį ir deguonies dujas, sukurdamas deguonies burbuliukų putas.

Cheminiai eksperimentai

11. Galis karštame vandenyje

Galio, kuris daugiausia naudojamas elektronikoje, lydymosi temperatūra yra 29,4 laipsnio Celsijaus, tai reiškia, kad jis ištirps jūsų rankose.

12. Lėtas beta alavo perėjimas prie alfa modifikacijos

At šalta temperatūra alavo (sidabro, metalo) beta alotropas savaime virsta alfa alotropu (pilkas, miltelių pavidalo).

13. Natrio poliakrilatas + vanduo

Natrio poliakrilatas, ta pati medžiaga, naudojama kūdikių sauskelnėms, veikia kaip kempinė, sugerianti drėgmę. Sumaišius su vandeniu, junginys virsta kietu geliu, o vanduo nebėra skystis ir jo negalima išpilti.

14. Radono 220 dujos bus įpurškiamos į rūko kamerą

V formos pėdsakas atsiranda dėl dviejų alfa dalelių (helio-4 branduolių), kurios išsiskiria, kai radonas skyla į polonį ir šviną.

Namų chemijos eksperimentai

15. Hidrogelio rutuliukai ir spalvingas vanduo

Šiuo atveju vyksta difuzija. Hidrogelis yra polimero granulės, kurios labai gerai sugeria vandenį.

16. Acetonas + putplastis

Putų polistirenas yra pagamintas iš putų polistirolo, kuris, ištirpęs acetone, į putas išskiria orą, todėl atrodo, kad mažame skysčio kiekyje ištirpinate didelį kiekį medžiagos.

17. Sausas ledas + indų muilas

Sausas ledas, dedamas į vandenį, sukuria debesį, o indų ploviklis vandenyje sulaiko anglies dioksidą ir vandens garus burbulo pavidalu.

18. Lašas ploviklio įlašinamas į pieną su maistiniais dažais

Pienas daugiausia yra vanduo, tačiau jame taip pat yra vitaminų, mineralų, baltymų ir mažyčių riebalų lašelių, suspenduotų tirpale.

Indų ploviklis atpalaiduoja chemines jungtis, kurios sulaiko baltymus ir riebalus tirpale. Riebalų molekulės susipainioja, kai muilo molekulės pradeda mėtytis, kad susijungtų su riebalų molekulėmis, kol tirpalas tolygiai susimaišys.

19. Dramblio dantų pasta

Mielės ir šiltas vanduo supilamos į indą su ploviklio, vandenilio peroksidas ir maistiniai dažikliai. Mielės tarnauja kaip deguonies išsiskyrimo iš vandenilio peroksido katalizatorius, sukurdamos daug burbuliukų. Dėl to susidaro egzoterminė reakcija, kurios metu susidaro putos ir išsiskiria šiluma.

Cheminiai eksperimentai (vaizdo įrašas)

20. Lemputės perdegimas

Volframo siūlelis nutrūksta, sukeldamas trumpąjį jungimą elektros grandinė, dėl ko siūlas švyti.

21. Ferofluidas stikliniame indelyje

Ferofluidas yra skystis, kuris, esant magnetiniam laukui, labai įmagnetinamas. Jis naudojamas kietuosiuose diskuose ir mechaninėje inžinerijoje.

Kitas ferofluidas.

22. Jodas + aliuminis

Smulkiai išsklaidytas aliuminis oksiduojasi vandenyje ir susidaro tamsiai violetiniai garai.

23. Rubidis + vanduo

Rubidis labai greitai reaguoja su vandeniu, sudarydamas rubidžio hidroksidą ir vandenilio dujas. Reakcija yra tokia greita, kad jei ji atliekama stikliniame inde, ji gali sulūžti.