Хімічна реакція – це перетворення вихідної речовини (реагенти) в інше, при якому ядра атомів залишаються незмінними, але відбувається процес перерозподілу електронів і ядер. В результаті такої реакції не змінюється не тільки кількість ядер атомів, але і ізотопний склад хімічних елементів.
Особливості хімічних реакцій
Реакції відбуваються або при змішуванні або фізичному контакті реагентів, або самі собою, або при підвищенні температури або при використанні каталізаторів, або при впливі світла і так далі.
Хімічні процеси, які відбуваються в речовині, в значній мірі відрізняються від фізичних процесів і ядерних перетворень. Фізичний процес передбачає збереження складу, проте форма або агрегатний стан може змінитися. Результатом ж хімічної реакції є нове речовина, яке володіє особливими властивостями, значно відрізняються від реагентів. Але варто відзначити, що в ході хімічних процесів ніколи не утворюються атоми нових елементів: це пояснюється тим, що всі перетворення відбуваються лише в електронній оболонці і не зачіпають ядро. Ядерні реакції змінюють атоми ядра всіх елементів, які беруть участь у цьому процесі, що є причиною утворення нових атомів.
Застосування хімічних реакцій
Хімічні реакції допомагають отримати практично будь-яка речовина, яка в природі може перебувати в обмеженій кількості або взагалі не зустрічатися. З допомогою хімічних процесів можна синтезувати нові, невідомі речовини, які можуть знадобитися людині в його житті.
Проте невміле і безвідповідальне вплив на навколишнє середовище і всі природні процеси хімічними речовинами можуть значною мірою порушити сформовані природні цикли, що ставить екологічне питання на перший план і змушує задуматися про раціональне використання природних ресурсів і збереження навколишнього середовища.
Класифікація хімічних реакцій
Існує безліч різних груп хімічних реакцій: за наявності меж розділу фаз, зміни ступеня окислення, тепловому ефекту, типом перетворень реагентів,напрямом перебігу, участі каталізатора і критерієм самопроизвольности.
У даній статті ми розглянемо тільки групу за напрямком протікання.
Хімічні реакції за напрямком протікання
Виділяють два типи хімічних реакцій – необоротні та оборотні. Необоротними хімічними реакціями є ті, які протікають тільки в одному напрямку і результатом яких є перетворення реагентів в продукти реакції. До них відносять горіння та реакції, що супроводжуються утворенням газу або осаду, – інакше кажучи, ті, що протікають “до кінця”.
Оборотні – це такі хімічні реакції, які протікають відразу в двох напрямках, протилежних один одному. У рівняннях, що відображають протягом оборотних реакцій, знак рівності замінюється стрілками, спрямованими в різні боки. Цей тип поділяється на прямі і зворотні реакції. Так як вихідні речовини оборотної реакції витрачаються і утворюються в один і той же час, вони не повністю перетворюються в продукт реакції, з-за чого прийнято говорити, що оборотні реакції йдуть “не до кінця”. Результатом оборотної реакції є суміш, що складається з реагентів і продуктів взаємодії.
На протягом оборотних (як прямих, так і зворотних) взаємодій реагентів можуть впливати тиск, концентрація реагентів, температура.
Швидкість прямої і зворотної реакції
Для початку варто розібратися в поняттях. Швидкістю хімічної реакції є кількість речовини, що вступає в реакцію або утворюється під час неї за одиницю часу в одиниці об’єму.
Чи залежить швидкість зворотної реакції від будь-яких чинників і чи можна її якось змінити?
Можна. Існує п’ять основних факторів, які можуть змінити швидкість течії прямих і зворотних реакцій:
- концентрація речовини,
- площа поверхні реагентів,
- тиск,
- наявність або відсутність каталізатора,
- температура.
Згідно з визначенням, можна отримати формулу: ν=ДС/Δt, в якій ν є швидкістю перебігу реакції, ДС – зміною концентрації, Δt – час перебігу реакції. Якщо прийняти час реакції за постійну величину, то виходить, що зміна швидкості її течії прямо пропорційно зміні концентрації реагентів. Таким чином отримуємо, що зміна швидкості перебігу реакції також прямо пропорційно площі поверхні реагентів за рахунок збільшення кількості частинок реагентів та їх взаємодії. Подібним же чином впливає і зміна температури. В залежності від її збільшення або зменшення зіткнення частинок речовини або збільшується, або зменшується, у результаті чого змінюється швидкість течії прямих і зворотних реакцій.
Який вплив робить зміна в тиску, який чиниться на реагенти? Зміни в тиску будуть впливати на швидкість перебігу реакції тільки в газовому середовищі. Як наслідок – швидкість буде збільшуватися пропорційно змінам у тиску.
Вплив каталізатора на перебіг реакцій, у тому числі прямих і зворотних, приховано у визначенні каталізатора, основною функцією якого є як раз таки збільшення швидкості взаємодії реагентів.
