Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

Победитель конкурса "Электронный учебник на уроке".

7-й класс

Цель урока:

изучение и первичное осознание химических явлений; выяснение признаков и условий протекания химических реакций;
совершенствование умения отличать физические процессы от химических; формирование практических навыков при работе с химическими реактивами и лабораторным оборудованием.

Задачи урока:

образовательные:

закрепить знания учащихся о физических и химических явлениях;
содействовать формированию у учащихся знаний о признаках и условиях протекания химических реакций;

развивающие:

развивать умение ставить проблемы и решать их, устанавливать межпредметные связи;
вырабатывать практические умения работать с лабораторным оборудованием и реактивами в соответствии с правилами по ТБ;
продолжать формирование умений оформлять результаты учебного эксперимента;
развивать способность к само- и взаимоконтролю.

воспитательные:

воспитывать культуру общения через работу в парах;
продолжить формирование представлений о положительной роли химии для объяснения происходящих процессов в природе и в организме человека.

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления знаний.

Методы обучения: беседа, рассказ учителя, демонстрационный эксперимент, демонстрация видеофрагментов, использование ЭФУ.

Оборудование: ПК, медиапроектор, наборы для лабораторной работы, рабочая тетрадь.

Средства обучения: мультимедийная презентация.

Этапы урока

Деятельность учителя
Деятельность ученика
Примечание

Ход урока

I. Организационный момент – 1 мин

В течение урока вам предстоит работать с электронными приложениями Я надеюсь, что урок будет интересным и полезным для вас.

Цель: создание положительного эмоционального настроя на усвоение учебного материала, формулирование целей и задач урока, ожидаемых результатов.

II. Проверка домашнего задания – 5 мин

– Ребята, какие явления могут встречаться в нашей жизни?

– Как вы считаете, какие из этих явлений должна изучать физика, а какие - химия?

– Сформулируйте определения физических и химических явлений.

– Химия – одна из наук, помогающая познать тайны природы. Но этому надо учиться. Одно из необходимых умений – это умение наблюдать явлений, отличать, определять принадлежность явления к определенной группе. На экране будут представлены картинки физических и химических явлений.

Физическое явление – это явление, при котором, изменяется агрегатное состояние вещества или форма образованного им тела, а само вещество остаётся без изменений.

Химическое явление – это явление, при котором одно вещество превращается в другое.

III. Мотивация к открытию новых знаний – 2 мин

Скажите, теперь вы сможете отличить физическое явление от химической реакции?

– Достаточно ли ваших знаний для этого?

– Какой главный отличительный признак химической реакции?

– Ежеминутно в мире протекает миллионы химических реакций – в нашем желудке, когда мы едим, в выпекающемся пироге или в двигателе автомобиля. Но как определить происходит химическая реакция или нет?

При химических процессах происходит превращение одних веществ в другие, которые обладают новыми свойствами, которыми не обладали исходные вещества. Эти превращения сопровождаются яркими и наглядными изменениями. Эти наглядные изменения называются признаки.

– Что ещё вам необходимо знать о химических реакциях, чтобы безошибочно отличать их от физических явлений?

– Поэтому какую тему мы будем изучать сегодня на уроке?

– Должно быть что-то очень заметное

– Знать признаки химический явлений (реакций)

– Признаки химических реакций

Цель: подготовка к осознанному восприятию материала, стимулирование познавательного интереса.

IV. Актуализация субъектного опыта учащихся – 3 мин

“Химии никоим образом научиться невозможно, не видав самой практики и не принимаясь за химические операции”.

М.В. Ломоносов

– Как вы понимаете эти слова?

– Что хотели бы узнать и чему научиться на уроке:

выявить – (признаки химических реакций)
определить – (отличия химических и физических явлений)
познакомиться – (с условиями протекания реакций)
провести – (химический эксперимент)
отметить – (значение химических реакций)

Главный признак химической реакции – это образование новых веществ с новыми свойствами. Вы знаете много веществ, но ваши знания будут неполными, если мы не изучим явления происходящие с ними. Вот по этому, сегодня на уроке вы должны провести различные реакции и выяснить их основные признаки.

– Для того чтобы проводить опыты, нужно знать какие вещества необходимо брать для реакции.

(учащиеся формируют цели урока)

Цель: активизация личного опыта каждого ученика и использование его в обучении, подготовка к восприятию нового материала, оценка учителем уровня подготовленности учащихся.

V. Открытие новых знаний, изучение нового материала (лабораторный эксперимент) – 12 мин

– В ходе исследования вы будете выступать в роли юных химиков – экспериментаторов. Нам предстоит работать с реактивами, в том числе с кислотами и щелочами. Вспомните правила ТБ, которые необходимо знать при работе с этими веществами.

– Анализируя лабораторный эксперимент, не забывайте записывать свои наблюдения в рабочую тетрадь и делать выводы. Пользоваться можно глазами, руками, памятью, эрудицией, правилами техники безопасности и реактивами.

– Какие опыты проводили и какие признаки наблюдали?

– Как вы думаете, какие условия необходимо выполнить, чтобы произошла химическая реакция?

(ребята перечисляют правила ТБ)

Условия протекания химических реакций: соприкосновение веществ, нагревание

Цель: формирование новых знаний о химических реакциях, признаках, условиях протекания реакции и классификации реакций по тепловому эффекту.

VI. Закрепление изученного – 5 мин

Используя электронные приложения, ребята закрепляют изученный материал.

– Прочитайте описание явлений и укажите, в какой части текста говориться о физическом явлении, а в какой о химической реакции. Назовите признаки химической реакции.

1) При горении свечи воск сначала плавится и смачивает фитиль, а потом сгорает, образуя углекислый газ и пары воды. Горение сопровождается образованием пламени.

2) В процессе выплавки чугуна из руды образуется металл. Горячий чугун разливают в формы, в которых он постепенно остывает и затвердевает.

3) Для приготовления лимонада в воду высыпают кристаллики лимонной кислоты. Они постепенно растворяются. Затем в воду с кислотой добавляют соду. В результате появляются пузырьки газа.

4) При нагревании воды она испаряется, а при действии на неё электрического тока, воды разлагается на два простых газообразных вещества: кислород и водород.

5) При длительном пережёвывании чёрного хлеба он измельчается. Потом вы почувствуете сладковатый вкус, так как хлеб начинает перевариваться под действием слюны.

6) Для приготовления теста сначала дрожжи растворяют в воде. Затем их добавляют к остальным компонентам теста. В результате появляются пузырьки газа, которые делают тесто воздушным.

– Итак, запишем в рабочую тетрадь признаки и условия протекания реакций

Плавление воска - физическое явление, т.к. меняется его агрегатное состояние, а горение - химическое, в тексте говорится об образовании двух новых веществ.

Превращение руды в чугун – процесс химический, а остывание и затвердевание чугуна - физический.

Растворение кристалликов лимонной кислоты – явление физическое, т.к. меняется размер частиц вещества. После добавления соды произошла химическая реакция – как появляются пузырьки какого-то нового вещества.

Испарение воды – физическое явление, так как меняется агрегатное состояние вещества, а разложение под действием тока - химическое, так как образовались новые вещества.

Измельчение хлеба - физическое явление. Переваривание под действием слюны - химическое.

1-2 минуты дети знакомятся с текстом и обсуждают его. Учитель направляет обсуждение ответов каждой группы остальными детьми.

Включить экран.

VII. Применение изученного – 3 мин

– Молодцы, ребята! Вы на практике узнали о некоторых признаках химических реакций. Но... вся ли информация сейчас прозвучала? Как вы думаете?

– Совершенно верно! Мы ничего не сказали о том, где человек в своей повседневной жизни может встретиться с химическими реакциями и наблюдать за их признаками, какие химические реакции происходят в природе и какими признаками они сопровождаются. Можете привести примеры?

– Наверно, не вся!

– Извержения вулканов. Огромное количество (выделение энергии в виде тепла и света)

– Летом листья на деревьях зелёные, а осенью жёлтые и красные

– Образование пещер, т.к. происходит взаимодействие таких минералов, как известняк, с водой и углекислым газом, что приводит к их растворению?

VIII. Контроль и самоконтроль – 5 мин

1. Установите соответствие

Явления : 1). Растворение соли в воде; 2). Плавление свинца; 3). Загнивание белка; 4). Почернение серебряной ложки.

Название явления: а). Физическое явление; б) Химическое явление.

(1а; 2а; 3б; 4б).

2. Укажите признаки следующих химических реакций

Название химической реакции.

Признак хим. реакции.

Прокисание молока.
Горение бензина.
Разложение сахара.
Образование накипи в чайнике.
Открывание бутылки с газированной водой

– Ваше время закончилось. Проверьте свои ответы и выставьте себе оценки. .

Цель: репродуктивное воссоздание изученного материала, систематизация и обобщение, выполнение заданий на изученную тему, первичная проверка усвоения и понимания материала.

IX. Домашнее задание – 1 мин

Приведите пословицы, где речь идёт о явлениях. Определите группу явлений: физические или химические

Цель: разъяснение, постановка домашнего задания.

X. Подведение итогов. Рефлексия – 2 мин

– В ходе урока вы попытались овладеть самым главным в процессе познания – умением находить истину с помощью доказательств, то есть проводить исследования. Многие учёные прошлых веков опирались в своих изысканиях лишь на интуицию и в результате нередко ошибались. Вы же с помощью опытов нашли свою истину.

Без химических реакций невозможна жизнь и все многообразие веществ. И задача человека, изучив этот мир, постараться использовать полученные знания во благо.

Продолжите предложение:

Теперь я знаю, что...
Теперь я знаю, как...
Теперь я умею...
Меня удивило...

– Выразите свое мнение об уроке, выбрав смайлик.

– Что ещё вы хотели бы знать о химических реакциях?

– В заключение я хочу сказать, что химия – это удивительная наука, вы ее только начинаете познавать. Спасибо за сотрудничество.

Условия возникновения и течения хим. реакций

1. Соприкосновение исходных веществ

2. Нагревание исходных веществ (или их смеси) до определённой температуры

3. В большинстве случаев применение катализаторов

Признаки протекания химических реакций

1) Изменение окраски

2) Появление запаха

3) Образование осадка

4) Растворение осадка

5) Выделение газа

6) Выделение или поглощение энергии (теплоты, энергии, света)

Условия полного протекания химической реакции :
1) Образование осадка

2) Выделение газа

3) Образование слабого электролита (воды)

По числу веществ и образующихся веществ	По изменению степени окисления атомов
Без изменения степени окисления	С изменением степени окисления
СОЕДИНЕНИЯ A + B = AB Из нескольких простых или сложных веществ образуется одно сложное	CaO+H 2 O=Ca(OH) 2 PbO+SiO 2 =PbSiO 3	H 2 +Cl 2 =2HCl 4Fe(OH) 2 +2H 2 O+O 2 =4Fe(OH) 3
РАЗЛОЖЕНИЯ AB = A + B Из сложного вещества образуется несколько простых или сложных веществ	Cu(OH) 2 =CuO+H 2 O CaCO 3 =CaO+CO 2 NH 4 Cl=NH 3 +HCl	4HNO 3 =2H 2 O+4NO 2 +O 2 4KClO 3 =3KClO 4 +KCl
ЗАМЕЩЕНИЯ A + BC =AC + B Атом простого вещества замещает один из атомов сложного		CuSO 4 +Fe=FeSO 4 +Cu 2KBr+Cl 2 =2KCl+Br 2
ОБМЕНА AB + CD = AD + CB Сложные вещества обмениваются своими составными частями	NaOH+HCl=NaCl+H 2 O

ПО ТЕПЛОВОМУ ЭФФЕКТУ.

ПО ПРИСУТСТВИЮ ДРУГИХ ВЕЩЕСТВ.

Составим уравнение химической реакции взаимодействия фосфора и кислорода

3. Согласно закону сохранения массы веществ число атомов до и после реакции должно быть одинаковым. Это достигается путём расстановки коэффициентов перед химическими формулами реагентов и продуктов химической реакции.

Получаем окончательный вид уравнения химической реакции. Стрелку заменяем на знак равенства. Закон сохранения массы вещества выполнен: 4P + 5O 2 = 2P 2 O 5

Алгоритм

При составлении уравнений реакций надо помнить о законе сохранения

массы веществ: все атомы молекул исходных веществ должны войти в состав молекул

продуктов реакции. Ни один атом не должен исчезнуть или неожиданно появиться.

Поэтому иногда, записав все формулы в уравнении реакции, приходится выравнивать

число атомов в каждой части уравнения - расставлять коэффициенты. Вот пример:

Атомов кислорода в левой части уравнения больше, чем в правой. Нужно,

чтобы получилось столько молекул оксида меди CuO, чтобы в них оказалось столько

же атомов кислорода, т.е. 2. Поэтому перед СuО ставим коэффициент 2:

Сu + O 2 = 2CuO

Теперь неодинаково число атомов меди. В левой части уравнения перед знаком меди

ставим коэффициент 2:

2Cu + O 2 = 2CuO

В итоге должно быть поровну атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения

Еще один пример:

Al + O 2 = Al 2 O 3

И здесь атомов каждого элемента разное количество до реакции и после нее. Выравнивать

начинаем с газа - с молекул кислорода:

1)Слева 2 атома кислорода, а справа 3. Ищем наименьшее общее кратное двух этих

чисел. Это наименьшее число, которое делится и на 2, и на 3, т.е. 6. Перед формулами

кислорода и оксида алюминия Al 2 O 3 ставим такие коэффициенты, чтобы общее число

атомов кислорода в этих молекулах было 6:

Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

2)Считаем число атомов алюминия: слева 1 атом, а справа в двух молекулах по 2

атома, т.е. 4. Перед знаком алюминия в левой части уравнения ставим коэффициент

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

З)Еще раз пересчитываем все атомы до реакции и после нее: по 4 атома алюминия

и по 6 атомов кислорода.

Вычислите количество вещества оксида меди (I), если в реакцию с кислородом вступает медь массой 19,2г.

1. Записать условие задачи	Дано: m(Cu)=19,2г Найти: ν(Cu 2 O)=?
2. Вычислить молярные массы веществ, о которых, идёт речь в задаче	М(Cu)=64г/моль М(Cu 2 O)=144г/моль
3. Найдём количество вещества, масса которого дана в условии задачи
4. Запишем уравнение реакции и расставим коэффициенты	4 Cu + O 2 = 2 Cu 2 O
5. Над формулами веществ запишем количества веществ из условия задачи,а под формулами –стехиометрические коэффициенты, отображаемые уравнением реакции
6. Для вычисления искомого количества вещества, составим соотношение Ответ: ν(Cu 2 O)=0,15 моль

Химические реакции, их свойства, типы, условия протекания и прочая, являются одним из краеугольных столпов интересной науки под названием химия. Попробуем же разобрать что такое химическая реакция, и какова ее роль. Итак, химической реакцией в химии принято считать превращение одного либо нескольких веществ, в другие вещества. При этом ядра у них не меняются (в отличие от реакций ядерных), зато происходит перераспределение электронов и ядер, и, разумеется, появляются новые химические элементы.

Химические реакции в природе и быту

Мы с вами окружены химическими реакциями, более того мы сами их регулярно осуществляем различными бытовыми действиями, когда например, зажигаем спичку. Особенно много химических реакций сами того не подозревая (а может и подозревая) делают повара, когда готовят еду.

Разумеется, и в природных условиях проходит множество химических реакций: извержение вулкана, листвы и деревьев, да что там говорить, практически любой биологический процесс можно отнести к примерам химических реакций.

Типы химических реакций

Все химические реакции можно условно разделить на простые и сложные. Простые химические реакции, в свою очередь, разделяются на:

реакции соединения,
реакции разложения,
реакции замещения,
реакции обмена.

Химическая реакция соединения

По весьма меткому определению великого химика Д. И. Менделеева реакция соединения имеет место быть когда «их двух веществ происходит одно». Примером химической реакции соединения может быть нагревание порошков железа и серы, при которой из них образуется сульфид железа — Fe+S=FeS. Другим ярким примеров этой реакции является горение простых веществ, таких как сера или фосфор на воздухе (пожалуй, подобную реакцию можно также назвать тепловой химической реакцией).

Химическая реакция разложения

Тут все просто, реакция разложения является противоположностью реакции соединения. При ней из одного вещества получается два или более веществ. Простым примером химической реакции разложения может быть реакция разложение мела, в ходе которой из собственно мела образуется негашеная известь и углекислый газ.

Химическая реакция замещения

Реакция замещения осуществляется при взаимодействии простого вещества со сложным. Приведем пример химической реакции замещения: если опустить стальной гвоздь в раствор с медным купоросом, то в ходе этого простого химического опыта мы получим железный купорос (железо вытеснит медь из соли). Уравнение такой химической реакции будет выглядеть так:

Fe+CuSO 4 → FeSO 4 +Cu

Химическая реакция обмена

Реакции обмена проходят исключительно между сложными химическими веществами, в ходе которых они меняются своими частями. Очень много таких реакций имеют место быть в различных растворах. Нейтрализация кислоты желчью – вот хороший пример химической реакции обмена.

NaOH+HCl→ NaCl+Н 2 О

Так выглядит химическое уравнение этой реакции, при ней ион водорода из соединения HCl обменивается ионом натрия из соединения NaOH. Следствием этой химической реакции является образование раствора поваренной соли.

Признаки химических реакций

По признакам протекания химических реакций можно судить прошла ли химическая реакция между реагентами или нет. Приведем примеры признаков химических реакций:

Изменение цвета (светлое железо, к примеру, во влажном воздухе покрывается бурым налетом, как результат химической реакции взаимодействия железа и ).
Выпадение осадка (если вдруг через известковый раствор пропустить углекислый газ, то получим выпадение белого нерастворимого осадка карбоната кальция).
Выделение газа (если Вы капнете на пищевую соду лимонной кислотой, то получите выделение углекислого газа).
Образование слабодиссоциированных веществ (все реакции, в результате которых образуется вода).
Свечение раствора (примером тут могут служить реакции, происходящие с раствором люминола, излучающего при химических реакциях свет).

В целом, трудно выделить какие признаки химических реакций являются основными, для разных веществ и разных реакций характерны свои признаки.

Как определить признак химической реакции

Определить признак химической реакции можно визуально (при изменении цвета, свечении), или по результатам этой самой реакции.

Скорость химической реакции

Под скоростью химической реакции обычно понимают изменение количества одного из реагирующих веществ за единицу времени. Притом, скорость химической реакции всегда положительная величина. В 1865 году химиком Н. Н. Бекетовым был сформулирован закон действия масс гласящий, что «скорость химической реакции в каждый момент времени пропорциональна концентрациям реагентов, возведенным в степени, равные их стехиометрическим коэффициентам».

К факторам скорости химической реакции можно отнести:

природу реагирующих веществ,
наличие катализатора,
температуру,
давление,
площадь поверхности реагирующих веществ.

Все они имеют самое прямое влияние на скорость протекания химической реакции.

Равновесие химической реакции

Химическим равновесием называют такое состояние химической системы, при котором протекает несколько химических реакций и скорости в каждой паре прямой и обратной реакции равны между собой. Таким образом, выделяется константа равновесия химической реакции – это та величина, которая определяет для данной химической реакции соотношение между термодинамическими активностями исходных веществ и продуктов в состоянии химического равновесия. Зная константу равновесия можно определить направление протекания химической реакции.

Условия возникновения химических реакций

Чтобы положить начало химических реакций, необходимо для этого создать соответствующие условия:

приведение веществ в тесное соприкосновение.
нагревание веществ до определенной температуры (температура химической реакции должна быть подходящей).

Тепловой эффект химической реакции

Так называют изменение внутренней энергии системы как результат протекания химической реакции и превращения исходных веществ (реактантов) в продукты реакции в количествах, соответствующих уравнению химической реакции при следующих условиях:

единственно возможной работой при этом есть только лишь работа против внешнего давления.
исходные вещества и продукты, полученные в результате химической реакции, имеют одинаковую температуру.

Химические реакции, видео

И в завершение интересно видео про самые удивительные химические реакции.

«Химические реакции. Признаки и условия их протекания»

Барышова И.В. ГОУ СОШ №1980. г Москва.

Задачи обучения. Сформировать знания о признаках и условиях протекания химических реакций, на этой основе усовершенствовать умение отличать физические процессы от химических.

Задачи развития. Совершенствовать умение объяснять зависимость протекания химических реакций от внешних условий.

Эксперимент. Плавление парафина, обугливание сахара, горение лучины, взаимодействие медного купороса с аммиаком, взаимодействие сульфата меди (II) и гидроксида натрия, взаимодействие растворов карбоната натрия и соляной кислоты, взаимодействие тиосульфата натрия с серной кислотой. Составление моделей молекул.

Планируемые результаты обучения. Учащиеся должны уметь на примерах конкретных химических реакций указывать условия их возникновения и дальнейшего протекания, а также признаки реакций.

Планируемые результаты развития. Учащиеся должны уметь объяснять связь между условиями и возможностью протекания химических реакций.

Ход урока.

Все изменения, происходящие с веществами в природе, называются явлениями . В природе происходят биологические, химические и физические явления. Но сегодня мы будем сравнивать химические и физические явления

В процессе демонстрации опытов (дробление кусочка сахара и обугливание сахара) выясняем сущность происходящих явлений и составляем таблицу.

Приведите свои примеры физических и химических явлений.

Химические явления называются химическими реакциями. Давайте смоделируем на атомно-молекулярном уровне химическую реакцию разложения воды.

Изготовление молекул воды и демонстрация химического явления (работа с моделями).

Для закрепления знаний проводим беседу с учащимися и отвечаем на вопросы.

Закружилась листва золотая
В розоватой воде на пруду.
Словно бабочек лёгкая стая с
Замираньем летит на звезду…

(С. Есенин).

Вопросы учителя:

1. О каком явлении в жизни растений говорится в стихах С. Есенина?
2. К физическим или химическим явлениям относится листопад?
3. С чем связано изменение цвета листьев деревьев осенью, какие явления физические или химические происходят при этом?
4. Какой пигмент обуславливает зелёную окраску листьев растений?

Для развития умений учащихся по самоконтролю знаний проводим тестированный контроль.

1. К химическим явлениям (в отличие от физических) относятся:

Сгорание бензина в двигателе автомобиля
Скисание молока
Таяние снега
Образование инея на деревьях.

2. Какие из природных явлений сопровождаются химическими реакциями?

Выпадение дождя
Извержение вулканов
Гниение растительных остатков
Ледоход на реке.

3. Какие из признаков характерны для химических реакций?

Образование осадка
Изменение агрегатного состояния
Выделение газа
Измельчение вещества.

4. К физическим явлениям относятся:

Горение угля
Приготовление порошка из куска мела
Образование ржавчины
Свечение вольфрамовой нити в лампочке.

Далее, используя знания учащихся о химических реакциях, на основе проделанных демонстрационных опытов (взаимодействие тиосульфата натрия с серной кислотой при разной температуре) составляем таблицу «Условия возникновения и протекания химических реакций»

Для чего нам необходимо знать условия возникновения и условия протекания химических реакций?

Для того чтобы контролировать протекание химических реакций, иногда химическую реакцию необходимо прекратить, например, при пожаре мы стремимся прекратить реакцию горения.

О реакции горения мы будем говорить на следующем урок.

Завершает урок рефлексионо-оценочный этап.

Показ занимательного опыта «Вулкан»

В ходе этого урока научились работать с химической посудой, создавать модели молекул, различать химические и физические явления, знать условия возникновения и протекания реакций, делать выводы.

Химические реакции следует отличать от ядерных реакций. В результате химических реакций общее число атомов каждого химического элемента и его изотопный состав не меняются. Иное дело ядерные реакции - процессы превращения атомных ядер в результате их взаимодействия с другими ядрами или элементарными частицами, например превращение алюминия в магний:

27 13 Аl + 1 1 Н = 24 12 Мg + 4 2 Не

Классификация химических реакций многопланова, то есть в ее основу могут быть положены различные признаки. Но под любой из таких признаков могут быть отнесены реакции как между неорганическими, так и между органическими веществами.

Рассмотрим классификацию химических реакций по различным признакам.

I. По числу и составу реагирующих веществ

Реакции, идущие без изменения состава веществ.

В неорганической химии к таким реакциям можно отнести процессы получения аллотропных модификаций одного химического элемента, например:

С (графит) ↔ С (алмаз)
S (ромбическая) ↔ S (моноклинная)
Р (белый) ↔ Р (красный)
Sn (белое олово) ↔ Sn (серое олово)
3O 2 (кислород) ↔ 2O 3 (озон)

В органической химии к этому типу реакций могут быть отнесены реакции изомеризации, которые идут без изменения не только качественного, но и количественного состава молекул веществ, например:

1. Изомеризация алканов.

Реакция изомеризации алканов имеет большое практическое значение, так как углеводороды изостроения обладают меньшей способностью к детонации.

2. Изомеризация алкенов.

3. Изомеризация алкинов (реакция А. Е. Фаворского).

CH 3 - CH 2 - С= - СН ↔ СН 3 - С= - С- СН 3

этилацетилен диметнлацетилен

4. Изомеризация галогеналканов (А. Е. Фаворский, 1907 г.).

5. Изомеризация цианита аммония при нагревании.

Впервые мочевина была синтезирована Ф. Велером в 1828 г. изомеризацией цианата аммония при нагревании.

Реакции, идущие с изменением состава вещества

Можно выделить четыре типа таких реакций: соединения, разложения, замещения и обмена.

1. Реакции соединения - это такие реакции, при которых из двух и более веществ образуется одно сложное вещество

В неорганической химии все многообразие реакций соединения можно рассмотреть, например, на примере реакций получения серной кислоты из серы:

1. Получение оксида серы (IV):

S + O 2 = SO - из двух простых веществ образуется одно сложное.

2. Получение оксида серы (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - из простого и сложного веществ образуется одно сложное.

3. Получение серной кислоты:

SO 3 + Н 2 O = Н 2 SO 4 - из двух сложных веществ образуется одно сложное.

Примером реакции соединения, при которой одно сложное вещество образуется из более чем двух исходных, может служить заключительная стадия получения азотной кислоты:

4NО 2 + O 2 + 2Н 2 O = 4НNO 3

В органической химии реакции соединения принято называть «реакциями присоединения». Все многообразие таких реакций можно рассмотреть на примере блока реакций, характеризующих свойства непредельных веществ, например этилена:

1. Реакция гидрирования - присоединения водорода:

CH 2 =CH 2 + Н 2 → Н 3 -СН 3

этен → этан

2. Реакция гидратации - присоединения воды.

3. Реакция полимеризации.

2. Реакции разложения - это такие реакции, при которых из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ.

В неорганической химии все многообразие таких реакций можно рассмотреть на блоке реакций получения кислорода лабораторными способами:

1. Разложение оксида ртути(II) - из одного сложного вещества образуются два простых.

2. Разложение нитрата калия - из одного сложного вещества образуются одно простое и одно сложное.

3. Разложение перманганата калия - из одного сложного вещества образуются два сложных и одно простое, то есть три новых вещества.

В органической химии реакции разложения можно рассмотреть на блоке реакций получения этилена в лаборатории и в промышленности:

1. Реакция дегидратации (отщепления воды) этанола:

С 2 H 5 OH → CH 2 =CH 2 + H 2 O

2. Реакция дегидрирования (отщепление водорода) этана:

CH 3 -CH 3 → CH 2 =CH 2 + H 2

или СН 3 -СН 3 → 2С + ЗН 2

3. Реакция крекинга (расщепления) пропана:

CH 3 -СН 2 -СН 3 → СН 2 =СН 2 + СН 4

3. Реакции замещения - это такие реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы какого-нибудь элемента в сложном веществе.

В неорганической химии примером таких процессов может служить блок реакций, характеризующих свойства, например, металлов:

1. Взаимодействие щелочных или щелочноземельных металлов с водой:

2Na + 2Н 2 O = 2NаОН + Н 2

2. Взаимодействие металлов с кислотами в растворе:

Zn + 2НСl = ZnСl 2 + Н 2

3. Взаимодействие металлов с солями в растворе:

Fе + СuSO 4 = FеSO 4 + Сu

4. Металлотермия:

2Аl + Сr 2 O 3 → Аl 2 O 3 + 2Сr

Предметом изучения органической химии являются не простые вещества, а только соединения. Поэтому как пример реакции замещения приведем наиболее характерное свойство предельных соединений, в частности метана, - способность его атомов водорода замещаться на атомы галогена. Другой пример - бромирование ароматического соединения (бензола, толуола, анилина).

С 6 Н 6 + Вr 2 → С 6 Н 5 Вr + НВr

бензол → бромбензол

Обратим внимание на особенность реакции замещения у органических веществ: в результате таких реакций образуются не простое и сложное вещество, как в неорганической химии, а два сложных вещества.

В органической химии к реакциям замещения относят и некоторые реакции между двумя сложными веществами, например нитрование бензола. Она формально является реакцией обмена. То, что это реакция замещения, становится понятным только при рассмотрении ее механизма.

4. Реакции обмена - это такие реакции, при которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями

Эти реакции характеризуют свойства электролитов и в растворах протекают по правилу Бертолле, то есть только в том случае, если в результате образуется осадок, газ или малодиссоциирующее вещество (например, Н 2 O).

В неорганической химии это может быть блок реакций, характеризующих, например, свойства щелочей:

1. Реакция нейтрализации, идущая с образованием соли и воды.

2. Реакция между щелочью и солью, идущая с образованием газа.

3. Реакция между щелочью и солью, идущая с образованием осадка:

СuSO 4 + 2КОН = Сu(ОН) 2 + К 2 SO 4

или в ионном виде:

Сu 2+ + 2OН - = Сu(ОН) 2

В органической химии можно рассмотреть блок реакций, характеризующих, например, свойства уксусной кислоты:

1. Реакция, идущая с образованием слабого электролита - Н 2 O:

СН 3 СООН + NаОН → Nа(СН3СОО) + Н 2 O

2. Реакция, идущая с образованием газа:

2СН 3 СООН + СаСO 3 → 2СН 3 СОО + Са 2+ + СO 2 + Н 2 O

3. Реакция, идущая с образованием осадка:

2СН 3 СООН + К 2 SO 3 → 2К(СН 3 СОО) + Н 2 SO 3

2СН 3 СООН +SiO → 2СН 3 СОО + Н 2 SiO 3

II. По изменению степеней окисления химических элементов, образующих вещества

По этому признаку различают следующие реакции:

1. Реакции, идущие с изменением степеней окисления элементов, или окислительно-восстановительные реакции.

К ним относится множество реакций, в том числе все реакции замещения, а также те реакции соединения и разложения, в которых участвует хотя бы одно простое вещество, например:

1. Mg 0 + H + 2 SO 4 = Mg +2 SO 4 + H 2

2. 2Mg 0 + O 0 2 = Mg +2 O -2

Сложные окислительно-восстановительные реакции составляются с помощью метода электронного баланса.

2KMn +7 O 4 + 16HCl - = 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O

В органической химии ярким примером окислительно-восстановительных реакций могут служить свойства альдегидов.

1. Они восстанавливаются в соответствующие спирты:

Альдекиды окисляются в соответствующие кислоты:

2. Реакции, идущие без изменения степеней окисления химических элементов.

К ним, например, относятся все реакции ионного обмена, а также многие реакции соединения, многие реакции разложения, реакции этерификации:

НСООН + CHgOH = НСООСН 3 + H 2 O

III. По тепловому эффекту

По тепловому эффекту реакции делят на экзотермические и эндотермические.

1. Экзотермические реакции протекают с выделением энергии.

К ним относятся почти все реакции соединения. Редкое исключение составляют эндотермические реакции синтеза оксида азота(II) из азота и кислорода и реакция газообразного водорода с твердым иодом.

Экзотермические реакции, которые протекают с выделением света, относят к реакциям горения. Гидрирование этилена - пример экзотермической реакции. Она идет при комнатной температуре.

2. Эндотермические реакции протекают с поглощением энергии.

Очевидно, что к ним будут относиться почти все реакции разложения, например:

1. Обжиг известняка

2. Крекинг бутана

Количество выделенной или поглощенной в результате реакции энергии называют тепловым эффектом реакции, а уравнение химической реакции с указанием этого эффекта называют термохимическим уравнением:

Н 2(г) + С 12(г) = 2НС 1(г) + 92,3 кДж

N 2(г) + O 2(г) = 2NO(г) - 90,4 кДж

IV. По агрегатному состоянию реагирующих веществ (фазовому составу)

По агрегатному состоянию реагирующих веществ различают:

1. Гетерогенные реакции - реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в разных агрегатных состояниях (в разных фазах).

2. Гомогенные реакции - реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в одном агрегатном состоянии (в одной фазе).

V. По участию катализатора

По участию катализатора различают:

1. Некаталитические реакции, идущие без участия катализатора.

2. Каталитические реакции, идущие с участием катализатора. Так как все биохимические реакции, протекающие в клетках живых организмов, идут с участием особых биологических катализаторов белковой природы - ферментов, все они относятся к каталитическим или, точнее, ферментативным. Следует отметить, что более 70% химических производств используют катализаторы.

VI. По направлению

По направлению различают:

1. Необратимые реакции протекают в данных условиях только в одном направлении. К ним можно отнести все реакции обмена, сопровождающиеся образованием осадка, газа или малодиссоциирующего вещества (воды) и все реакции горения.

2. Обратимые реакции в данных условиях протекают одновременно в двух противоположных направлениях. Таких реакций подавляющее большинство.

В органической химии признак обратимости отражают названия - антонимы процессов:

Гидрирование - дегидрирование,

Гидратация - дегидратация,

Полимеризация - деполимеризация.

Обратимы все реакции этерификации (противоположный процесс, как вы знаете, носит название гидролиза) и гидролиза белков, сложных эфиров, углеводов, полинуклеотидов. Обратимость этих процессов лежит в основе важнейшего свойства живого организма - обмена веществ.

VII. По механизму протекания различают:

1. Радикальные реакции идут между образующимися в ходе реакции радикалами и молекулами.

Как вы уже знаете, при всех реакциях происходит разрыв старых и образование новых химических связей. Способ разрыва связи в молекулах исходного вещества определяет механизм (путь) реакции. Если вещество образовано за счет ковалентной связи, то могут быть два способа разрыва этой связи: гемолитический и гетеролитический. Например, для молекул Сl 2 , СН 4 и т. д. реализуется гемолитический разрыв связей, он приведет к образованию частиц с неспаренными электронами, то есть свободных радикалов.

Радикалы чаще всего образуются, когда разрываются связи, при которых общие электронные пары распределены между атомами примерно одинаково (неполярная ковалентная связь), однако многие полярные связи также могут разрываться подобным же образом, в частности тогда, когда реакция проходит в газовой фазе и под действием света, как, например, в случае рассмотренных выше процессов - взаимодействия С 12 и СН 4 - . Радикалы очень реакционноспособны, так как стремятся завершить свой электронный слой, забрав электрон у другого атома или молекулы. Например, когда радикал хлора сталкивается с молекулой водорода, то он вызывает разрыв общей электронной пары, связывающей атомы водорода, и образует ковалентную связь с одним из атомов водорода. Второй атом водорода, став радикалом, образует общую электронную пару с неспаренным электроном атома хлора из разрушающейся молекулы Сl 2 , в результате чего возникает радикал хлора, который атакует новую молекулу водорода и т. д

Реакции, представляющие собой цепь последовательных превращений, называют цепными реакциями. За разработку теории цепных реакций два выдающихся химика - наш соотечественник Н. Н. Семенов и англичанин С. А. Хиншелвуд были удостоены Нобелевской премии.
Аналогично протекает и реакция замещения между хлором и метаном:

По радикальному механизму протекают большинство реакций горения органических и неорганических веществ, синтез воды, аммиака, полимеризация этилена, винилхлорида и др.

2. Ионные реакции идут между уже имеющимися или образующимися в ходе реакции ионами.

Типичные ионные реакции - это взаимодействие между электролитами в растворе. Ионы образуются не только при диссоциации электролитов в растворах, но и под действием электрических разрядов, нагревания или излучений. γ-Лучи, например, превращают молекулы воды и метана в молекулярные ионы.

По другому ионному механизму происходят реакции присоединения к алкенам галогеноводородов, водорода, галогенов, окисление и дегидратация спиртов, замещение спиртового гидроксила на галоген; реакции, характеризующие свойства альдегидов и кислот. Ионы в этом случае образуются при гетеролитическом разрыве ковалентных полярных связей.

VIII. По виду энергии,

инициирующей реакцию, различают:

1. Фотохимические реакции. Их инициирует световая энергия. Кроме рассмотренных выше фотохимических процессов синтеза НСl или реакции метана с хлором, к ним можно отнести получение озона в тропосфере как вторичного загрязнителя атмосферы. В роли первичного в этом случае выступает оксид азота(IV), который под действием света образует радикалы кислорода. Эти радикалы взаимодействуют с молекулами кислорода, в результате чего получается озон.

Образование озона идет все время, пока достаточно света, так как NO может взаимодействовать с молекулами кислорода с образованием того же NO 2 . Накопление озона и других вторичных загрязнителей атмосферы может привести к появлению фотохимического смога.

К этому виду реакций принадлежит и важнейший процесс, протекающий в растительных клетках, - фотосинтез, название которого говорит само за себя.

2. Радиационные реакции. Они инициируются излучениями большой энергии - рентгеновскими лучами, ядерными излучениями (γ-лучами, а-частицами - Не 2+ и др.). С помощью радиационных реакций проводят очень быструю радиополимеризацию, радиолиз (радиационное разложение) и т. д.

Например, вместо двухстадийного получения фенола из бензола его можно получать взаимодействием бензола с водой под действием радиационных излучений. При этом из молекул воды образуются радикалы [ OН] и [ H ], с которыми и реагирует бензол с образованием фенола:

С 6 Н 6 + 2[ОН] → С 6 Н 5 ОН + Н 2 O

Вулканизация каучука может быть проведена без серы с использованием радиовулканизации, и полученная резина будет ничуть не хуже традиционной.

3. Электрохимические реакции. Их инициирует электрический ток. Помимо хорошо известных вам реакций электролиза укажем также реакции электросинтеза, например, реакции промышленного получения неорганических окислителей

4. Термохимические реакции. Их инициирует тепловая энергия. К ним относятся все эндотермические реакции и множество экзотермических реакций, для начала которых необходима первоначальная подача теплоты, то есть инициирование процесса.

Рассмотренная выше классификация химических реакций отражена на схеме.

Классификация химических реакций, как и все другие классификации, условна. Ученые договорились разделить реакции на определенные типы по выделенным ими признакам. Но большинство химических превращений можно отнести к разным типам. Например, составим характеристику процесса синтеза аммиака.

Это реакция соединения, окислительно-восстановительная, экзотермическая, обратимая, каталитическая, гетерогенная (точнее, гетерогенно-каталитическая), протекающая с уменьшением давления в системе. Для успешного управления процессом необходимо учитывать все приведенные сведения. Конкретная химическая реакция всегда многокачественна, ее характеризуют разные признаки.