РЕА́КЦИИ ХИМИ́ЧЕСКИЕ
-
Рубрика: Химия
-
Скопировать библиографическую ссылку:
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).