Kimyasal reaksiyon
Bir kimyasal reaksiyon a, maddenin dönüşümü sırasında kimyasal tür maddeyi oluşturan modifiye edilir. Tüketilen türlere reaktanlar denir ; reaksiyon sırasında oluşan türlere ürün adı verilir . Lavoisier'in (1777) çalışmasından bu yana , bilim adamları kimyasal reaksiyonun kütlede ölçülebilir varyasyon olmadan gerçekleştiğini biliyorlar : "Hiçbir şey kaybolmaz, hiçbir şey yaratılmaz, her şey dönüştürülür" , bu da kütlenin korunumunu yansıtır .
Kimyasal reaksiyonlar, maddenin kimyasal yapısında değişikliğe neden olur. Gibi tamamen fiziksel dönüşümler durumu değişikliklerinden ( erime , katılaşma , buharlaştırma , kaynama , vs. ), aşınma, erozyon ve kopma nedenle hariç tutulmuştur . Bir reaksiyon enerjiyi serbest bırakabilir (genellikle ısı şeklinde , fakat aynı zamanda ışık şeklinde ), o zaman bu bir ekzotermik reaksiyondur . Isı (bu nedenle “soğuk üretir”) veya ışık biçiminde bir enerji girişi gerektirebilir, bu durumda endotermik bir reaksiyondur . Genel olarak, bir reaksiyon ancak belirli koşullar karşılanırsa gerçekleşebilir (tüm reaktiflerin varlığı, sıcaklık, basınç, ışık koşulları). Bazı reaksiyonlar , reaksiyon tarafından tüketilmeyen, katalizör adı verilen bir kimyasalın varlığını gerektirir veya bu kimyasalın varlığıyla kolaylaştırılır . Klasik olarak kimyasal reaksiyonlar, elektronların hareketi , kimyasal bağların oluşumu ve kırılmasıyla ilgili değişiklikleri içerir . Bununla birlikte, genel bir kimyasal reaksiyon kavramı, özellikle kimyasal denklem kavramı, parçacıkların ve nükleer reaksiyonların temel dönüşümlerine de uygulanabilir. Organik kimyada, istenen ürünü elde etmek için çeşitli kimyasal reaksiyonlar kimyasal sentezde birleştirilir . Biyokimyada, enzimler tarafından katalize edilen bir dizi kimyasal reaksiyon , bir hücrede genellikle imkansız sentezlerin ve parçalanmaların gerçekleştirildiği metabolik yollar oluşturur.
Mikroskobik görüş (atom düzeyinde)
Madde, kimyasal bir reaksiyon sırasında kimyasal bileşikler halinde gruplanan atomlardan oluşur , bileşikler atomlarını değiştirirler; bunu yaparken, bileşiklerin doğası değişir. Kimyasal reaksiyonlar yalnızca atomlar arasındaki bağların değişmesiyle ilgilidir ( kovalent bağlar , iyonik bağlar , metalik bağlar ).
Kimyasal reaksiyon sırasında meydana gelen fenomeni temsil etmek için kimyasal bir denklem yazıyoruz .
Kimyasal reaksiyon ve enerji
Kimyasal reaksiyon sırasında meydana gelen dönüşümler genellikle toplam enerjide bir düşüşe neden olur. Nitekim, bir molekülde veya bir kristalde , atomların aralarındaki "kancalanması" , bağ enerjisi adı verilen enerji gerektirir . Bir bağı kopardığınızda, molekülü veya kristali atomlarını "saçarak" "kırarsınız". Daha sonra enerji sağlamak gerekir. Atomlar yeniden birleştiklerinde yeni bağlar oluşturarak enerji açığa çıkarırlar. Reaksiyonun sonunda, reaksiyon ürünlerinin bağlarında depolanan enerji, reaktanların bağlarında depolanan enerjiden daha düşüktür.
Reaksiyon sırasında eski bağların koptuğu ve yenilerinin henüz oluşturulmadığı bir aşama var. Sistemin enerjisinin yüksek olduğu bir durumdur, reaksiyona gerçek bir engel oluşturan geçici bir durumdur. Reaksiyonun başlaması, aktivasyon enerjisi adı verilen bu enerji bariyerini aşmaktır .
Atmosferik basınç altında açık havada gerçekleştirilen reaksiyonlar grubu olan T sıcaklığında ve sabit basınçta meydana gelen bir reaksiyonu düşünürsek, reaksiyon sisteminin enerjisi entalpi fonksiyonu H ile ölçülür. İlişkili entalpi farkı Reaksiyon entalpisi adı verilen reaksiyon denklemi, reaksiyon sonrası sistemin enerjisindeki değişimi belirlemeyi mümkün kılar. Çoğunlukla dış çevre ile termal transfer ile ifade edilir .
Kimyasal reaksiyonların enerjik yönünün incelenmesi termokimyadır .
Kimyasal bir sistemin durumu şu şekilde karakterize edilir:
- fiziksel büyüklükler, sıcaklık ve basınç;
- onu oluşturan kimyasal türler ve bunların fiziksel durumları (katı (lar), sıvı (l), gaz (g), çözünmüş (aq)) ve madde miktarı.
Tepki hızı
Sistemin enerjisinin incelenmesi ( termokimya ), bir reaksiyonun meydana gelip gelemeyeceğini, bariyeri geçmek için hangi ilk enerjinin sağlanması gerektiğini bilmeyi sağlar. Ancak bir başka önemli parametre daha var: reaksiyon hızı .
Reaksiyon hızı, bu reaksiyonda yer alan maddelerin konsantrasyonlarının ve / ve basınçlarının zaman içindeki değişiminin ölçüsüdür . Reaksiyon hızlarının analizi, kimya mühendisliği veya kimyasal denge çalışması gibi birçok uygulama için önemlidir .
Reaksiyon hızı şunlara bağlıdır:
- konsantrasyon arasında reaktan : daha büyük bir konsantrasyon arasındaki çarpışma olasılığını arttırır molekülleri ve böylece reaksiyon hızını artırır;
- moleküller arasında temas için uygun yüzey, özellikle heterojen sistemlerdeki katı. Daha geniş bir yüzey alanı daha büyük bir reaksiyon hızı üretir;
- Basınç artırarak, hacim ve bu molekül arasındaki mesafeyi azaltır. Bu, moleküllerin çarpışma sıklığını artırır;
- Aktivasyon enerjisi reaksiyon için gerekli olan enerji, başlatmak ve kendiliğinden devam edilecek olan miktar olarak tanımlanır;
- Sıcaklık yükselen moleküllerin artan enerji ve zaman birimi başına daha fazla çarpışmalar reaksiyonu harekete geçirir;
- reaksiyonun mekanizmasını değiştiren bir katalizörün yokluğu veya varlığı, bu da reaksiyonun hızını artırarak gerekli aktivasyon enerjisini düşürür. Reaksiyon sırasında bir katalizör zarar görmez;
- Bazı reaksiyonlar için, elektromanyetik radyasyonun , özellikle ultraviyole radyasyonun varlığı , reaksiyonu başlatmak için bağları koparmak için gereklidir.
Bazı reaksiyonların reaktiflerin konsantrasyonuna bağlı olmadığını unutmayın.
Laboratuvarda kimyasal reaksiyon
Laboratuvarda kimyasal bir reaksiyon gerçekleştirmek şunları içerir:
- Reaksiyonu hazırlayın ve miktarları hesaplayın;
- Reaksiyonu istenen sıcaklıkta gerçekleştirin;
- Gerekirse reaksiyon ortamını nötralize edin ;
- Reaksiyona kaba muamele edin ;
- Mümkünse, istenen bileşiği elde etmek için karışımı saflaştırın.
Örnekler
En yaygın kimyasal reaksiyonlardan bazıları şunları içerir:
- Nefes alma , fermantasyon laktik ve üretilmesi etmelerini sağlar alkolik fermentasyon enerji ;
- organlar tarafından ürünlerin salgısı (gözyaşı, ter, tükürük, mide suları, hormonlar , vb ), Bu salgıların eylem;
- Yanma , (yanmalı motorlarda ve kazanlarda ve diğerleri) ateş ;
- yemek pişirmek, yanıklar;
- malzemenin aşınması (örneğin pas);
- Fotosentez bitkiler rejenere olmasını sağlar klorofil oksijen geri kazanılması ile hava , karbon dioksit ;
- metallerin bir asitle çözülmesi;
- gümüş fotoğrafların ifşası ;
- pillerle elektrik üretimi, piller ve akümülatörlerle elektriğin depolanması ve serbest bırakılması;
- üretimi metaller arasından cevherler ( metalurji );
- benzin, yağ ve imalatı plastik gelen petrol ;
- temizlik ürünlerinin imalatı: sabun (sabunlaşma reaksiyonu), ağartıcı , hidroklorik asit , kostik soda , amonyak ;
- imalatı gübre , tarım ilaçları , bitki sağlığı ürünleri ;
- ilaç üretimi ;
- şarap yapımı, alkol işleme → etanoik asit (sirke);
- alkol ölçer "yeşile döner";
- hava kirleticilerinden ozon kirliliği ;
- ozonun kloroflorokarbonlar (CFC'ler) (soğutucu akışkanlar, vb.) tarafından yok edilmesi .
Sınıflandırma
Çok çeşitli kimyasal reaksiyonlar vardır, ancak reaksiyon "ailelerini" tanımlayabiliriz. Ana ailelerin bazıları aşağıda sunulmuştur, ancak bu liste kapsamlı değildir ve kimyasal bir reaksiyon aynı anda bu ailelerin birkaçına ait olabilir.
- asit-baz reaksiyonu bir transferini içerir, proton H + , bir gelen asit (H verir + a) bir baz (H yakalar + )
- bir veya daha fazla elektronun indirgeyici bir maddeden bir oksitleyiciye transferinin gözlemlendiği oksidasyon-indirgeme reaksiyonu :
- yanma , bir yakıtın bir oksitleyici (genellikle dioksijen ) ile önemli bir ısı salımı (güçlü ekzotermik reaksiyon ) ile reaksiyona girdiği belirli bir oksidasyon-indirgeme reaksiyonu durumu .
H 2 + F 2 → 2HF (patlayıcı yanma dihidrojen olarak diflorür )
- Organik reaksiyon içeren organik bileşikleri ( molekül , en az bir olan atomu arasında karbon a'ya bağlanmış (C) hidrojen atomu (H)); organik reaksiyonlar mekanizma ( ekleme reaksiyonu , ikame , eliminasyon , redoks , yeniden düzenleme, vb.) veya fonksiyonel grup ( alkoller , karboksilik asitler , ketonlar vb. reaksiyonları ) ile sınıflandırılabilir .
- basit cisimlerden kimyasal bir bileşiğin toplam sentezi :
- bir bileşiğin daha basit türlere ayrıldığı kimyasal ayrışma ; ayrışmalar, onlara neden olan olgunun doğasına göre sınıflandırılabilir: elektroliz , termoliz , piroliz , radyoliz ...
- bir kimyasal bileşiğin moleküler formülünü değiştirmeden yapısal bir değişikliğe uğradığı izomerizasyon
|
|
|
| Glc-6-P | Fru-6-P | |
| Glikoz-6-fosfatın fruktoz-6-fosfata izomerizasyonu | ||
- reaksiyon ara ürünlerinden en az birinin bir radikal olduğu radikal reaksiyon .