РЕА́КЦИИ ХИМИ́ЧЕСКИЕ

РЕА́КЦИИ ХИМИ́ЧЕСКИЕ, пре­вра­ще­ния од­них хи­мич. ве­ществ (реа­ген­тов) в дру­гие, от­ли­чаю­щие­ся от ис­ход­ных по хи­мич. со­ста­ву или строе­нию (про­дук­ты ре­ак­ции). При Р. х. не из­ме­ня­ет­ся об­щее чис­ло и при­ро­да ато­мов в реа­ги­рую­щей сис­те­ме. При этом од­ни хи­ми­че­ские свя­зи раз­ру­ша­ют­ся и воз­ни­ка­ют дру­гие. По­ве­де­ние ве­ществ в Р. х. при за­дан­ных внеш­них ус­ло­ви­ях ха­рак­те­ри­зу­ет хи­мич. свой­ст­ва ве­ществ (ре­ак­ци­он­ную спо­соб­ность). Из­вест­ны Р. х.: га­зо­фаз­ные (ре­ак­ции в га­зах); твер­до­фаз­ные (ре­ак­ции в твёр­дых те­лах); про­те­каю­щие в рас­тво­рах (ре­ак­ции в жид­ко­стях); ге­те­ро­фаз­ные, про­ис­хо­дя­щие на гра­ни­це раз­де­ла фаз (то­по­хи­ми­че­ские ре­ак­ции). По­дав­ляю­щее боль­шин­ст­во из­вест­ных Р. х. про­те­ка­ет в рас­тво­рах при ус­ло­виях, близ­ких к нор­маль­ным, или при уме­рен­ном по­вы­ше­нии или по­ни­же­нии темп-ры.

Р. х. за­пи­сы­ва­ют с по­мо­щью хи­ми­че­ских урав­не­ний, ко­то­рые де­мон­ст­ри­ру­ют ко­ли­че­ст­вен­ные со­от­но­ше­ния ме­ж­ду реа­ген­та­ми и про­дук­та­ми и вы­ра­жа­ют со­хра­не­ния мас­сы за­кон. При­ме­ры за­пи­си с по­мо­щью урав­не­ний Р. х.: 3H₂+N₂=2NH₃ (син­тез ам­миа­ка в га­зо­вой фа­зе), NaCl+H₂O= HCl+NaOH (гид­ро­лиз со­лей в их вод­ном рас­тво­ре), MgO+Al₂O₃=MgAl₂O₄ (твер­до­фаз­ный про­цесс по­лу­че­ния алю­ми­на­та маг­ния). В сте­хио­мет­рич. рас­чё­тах Р. х. ис­поль­зу­ет­ся по­ня­тие эк­ви­ва­лен­та хи­ми­че­ско­го.

Про­те­ка­ние Р. х. ре­гу­ли­ру­ет­ся тер­мо­ди­на­мич. и ки­не­тич. фак­то­ра­ми. Пер­вый оп­ре­де­ля­ет глу­би­ну и на­прав­ле­ние пре­вра­ще­ния, вто­рой – его ско­рость. При этом сре­ди Р. х. об­на­ру­жи­ва­ют­ся об­ра­ти­мые и не­об­ра­ти­мые (см. Об­ра­ти­мые и не­об­ра­ти­мые ре­ак­ции). Важ­ней­шая осо­бен­ность об­ра­ти­мых ре­ак­ций – хи­ми­че­ское рав­но­ве­сие. Кро­ме то­го, Р. х. под­раз­де­ля­ют­ся на барь­ер­ные и без­барь­ер­ные. Осн. мо­дель­ным пред­став­ле­ни­ем для барь­ер­ных ре­ак­ций яв­ля­ет­ся энер­гия ак­ти­ва­ции хи­мич. ре­ак­ции. Ис­клю­чи­тель­но важ­но уметь управ­лять ве­ли­чи­ной энер­ге­тич. барь­е­ра ре­ак­ции, для че­го, в ча­ст­но­сти, ис­поль­зу­ет­ся ка­та­лиз. Так­же Р. х. раз­ли­ча­ют­ся по те­п­ло­во­му эф­фек­ту ре­ак­ции – эк­зо­тер­ми­че­ские и эн­до­тер­ми­че­ские.

В кон­ден­си­ров. фа­зах ре­ак­ции обыч­но на­чи­на­ют­ся в отд. точ­ках (напр., в твёр­дых фа­зах на гра­ни­це кри­стал­ли­тов) и за­тем за­хва­ты­ва­ют весь объ­ём. При этом в разл. точ­ках этих фаз реа­ги­рую­щие ве­ще­ст­ва мо­гут на­хо­дить­ся в раз­ных со­стоя­ни­ях и об­ла­дать раз­ной ре­ак­ци­он­ной спо­соб­но­стью. В ре­зуль­та­те ре­ак­ции мо­гут ид­ти од­но­вре­мен­но по не­сколь­ким на­прав­ле­ни­ям и да­вать раз­ные про­дук­ты.

При де­таль­ном изу­че­нии Р. х. ис­поль­зу­ют­ся пред­став­ле­ния об их ме­ха­низ­мах как со­во­куп­но­сти со­став­ляю­щих эле­мен­тар­ных про­цес­сов. В ре­зуль­та­те Р. х. под­раз­де­ля­ют­ся на про­стые (эле­мен­тар­ные) и слож­ные хи­ми­че­ские ре­ак­ции. В хо­де этих эле­мен­тар­ных про­цес­сов воз­ни­ка­ют ко­рот­ко­жи­ву­щие час­ти­цы: за­ря­жен­ные или не­за­ря­жен­ные, па­ра­маг­нит­ные или диа­маг­нит­ные. Не­ред­ко та­кие час­ти­цы име­ют очень вы­со­кую энер­гию.

Клас­си­фи­ка­ция Р. х. мно­го­об­раз­на. В ка­ж­дом са­мо­сто­ят. раз­де­ле хи­мии су­ще­ст­ву­ет своя, час­то очень де­та­ли­зи­ро­ван­ная и мно­го­уров­не­вая клас­си­фи­ка­ция, обес­пе­чи­ваю­щая уг­луб­лён­ное по­ни­ма­ние су­ти кон­крет­ных хи­мич. про­цес­сов и по­мо­гаю­щая най­ти пу­ти управ­ле­ния Р. х. При­ме­ня­ют­ся, напр., клас­си­фи­кации по спо­со­бу раз­ры­ва хи­мич. свя­зи в мо­ле­ку­ле – ге­те­ро­ли­ти­че­ские ре­ак­ции и го­мо­ли­ти­че­ские ре­ак­ции; по ти­пу пре­вра­ще­ния реа­ген­тов – при­сое­ди­не­ния ре­ак­ции, дис­со­циа­ция, за­ме­ще­ния ре­ак­ции; по при­ро­де функ­цио­наль­ной груп­пы, ко­то­рая по­яв­ля­ет­ся или ис­че­за­ет в ре­зуль­та­те ре­ак­ции, – га­ло­ге­ни­ро­ва­ние, нит­ро­ва­ние и т. д.; по ха­рак­те­ру из­ме­не­ния струк­ту­ры ис­ход­ной мо­ле­ку­лы – пе­ре­груп­пи­ров­ки мо­ле­ку­ляр­ные, цик­ли­за­ции ре­ак­ции. При­ме­ня­ют­ся та­кие клас­си­фи­ка­ци­он­ные на­зва­ния, как ней­тра­ли­за­ции ре­ак­ции, гид­ро­лиз, пи­ро­лиз, окис­ли­тель­но-вос­ста­но­ви­тель­ные ре­ак­ции, и мн. дру­гие.

Кван­то­во­хи­мич. рас­чё­ты во мно­гих слу­ча­ях по­зво­ля­ют без при­вле­че­ния экс­пе­рим. дан­ных оп­ре­де­лить по­верх­ность по­тен­ци­аль­ной энер­гии кон­крет­ной Р. х., пред­ска­зать ско­рость хи­ми­че­ской ре­ак­ции и вы­явить ме­ха­низм хи­ми­че­ской ре­ак­ции.

Все совр. хи­мич. про­из-ва ос­но­ва­ны на осу­ще­ст­в­ле­нии кон­крет­ных Р. х. Ус­ло­вия про­ве­де­ния Р. х. в пром-сти час­то бы­ва­ют очень жё­ст­ки­ми (см., напр., Сверх­кри­ти­че­ские флю­ид­ные тех­но­ло­гии).