Typy reakcji chemicznych

Reakcje syntezy

Reakcja, podczas której z kilku substratów (minimum dwóch) powstaje jeden produkt, to reakcje syntezy. Inaczej są określane także, jako reakcje łączenia. W tego typu reakcjach, syntezie chemicznej zazwyczaj podlegają substancje proste, które łącząc się tworzą bardziej złożony produkt. Stosowane są do otrzymywania niektórych związków chemicznych, np. jeśli chcemy otrzymać chlorowodór to do przeprowadzenia reakcji syntezy tego związku należy wykorzystać gazowy wodór i chlor.

Jako przykłady reakcji syntezy można podać reakcje rozpuszczania tlenków kwasowych lub zasadowych w wodzie lub syntezę tlenków z tlenu i odpowiedniego pierwiastka. Szczególnymi przykładami reakcji syntezy są procesy kondensacji i polimeryzacji.

Reakcje analizy

Reakcje analizy polegają na tym, że z jednego związku chemicznego uzyskuje się inne substancje lub pierwiastki chemiczne, pochodzące z jego rozkładu. Stąd odmienna nazwa reakcji analizy – reakcje rozkładu. W tego typu przemianach, z jednego substratu otrzymuje się dwa lub więcej produktów. Część z nich może mieć inny stan skupienia, np. gazowy i bardzo szybko opuszczać środowisko reakcji, zatem czasami pojawiają się mylne wnioski, że z danej reakcji analizy powstaje tylko jeden produkt.

Przykładami reakcji analizy są rozkład węglanu magnezu, węglanu wapnia lub tlenku rtęci.

Reakcje wymiany

Reakcje wymiany polegają na takim oddziaływaniu ze sobą substratów, że w wyniku tego procesu powstają produkty o takim samym składzie jakościowym, ale różnej konfiguracji połączeń pierwiastkowych. Wyróżnia się reakcje wymiany pojedynczej, gdy oddziaływają ze sobą jedna substancja złożona i jedna prosta. Wtedy dochodzi do wymiany i powstania dwóch produktów – nowych substancji złożonej i prostej. Istnieją również reakcje wymiany podwójnej, w której udział biorą dwa substraty, którymi są substancje złożone. W wyniku takiej reakcji produktami są dwa produkty, będące nowymi substancjami złożonymi.

Przykładami reakcji wymiany są procesy zachodzące pomiędzy solami (np. reakcja chlorku żelaza (III) z fosforanem (V) sodu), kwasami i wodorotlenkami, czyli klasyczne reakcje zobojętniania (np. reakcja kwasu chlorowodorowego i wodorotlenku sodu) lub metalami i kwasami (np. reakcja cynku z kwasem siarkowym (VI)).

Reakcje redoks

Reakcje redoks to inaczej reakcje utleniania – redukcji. Utlenianie (oksydacja) to proces, podczas którego następuje oddanie elektronów przez jony lub atomy. Dochodzi wtedy do podwyższenia stopnia utlenienia pierwiastka chemicznego. Natomiast w trakcie redukcji, jony lub atomy przyjmują elektrony i ich stopień utlenienia zmniejsza się. Gdy obie te reakcje zachodzą jednocześnie, mówi się o nich, jako o reakcjach redoks. Zatem polegają one na przenoszeniu elektronów pomiędzy cząsteczkami oddziałującymi ze sobą. Uzgodnienie współczynników stechiometrycznych takich reakcji opiera się na ustaleniu stopni utlenienia poszczególnych jonów i atomów biorących udział w reakcji redoks. Pierwiastki chemiczne ulegające utlenieniu bądź redukcji w wyniku takiej reakcji, tworzą pary form utlenionych i zredukowanych.

Za pomocą reakcji redoks można zapisać np. procesy korozyjne zachodzące na powierzchni metali, roztwarzanie metali w kwasach lub syntezę związków z czystych pierwiastków.

Inne kryteria podziału reakcji chemicznych

Jak podano powyżej, reakcje chemiczne dzieli się na reakcje syntezy, analizy, wymiany i redoks. Ale istnieją również inne kryteria, które w sposób bardziej szczegółowy charakteryzują dany proces chemiczny.

Reakcje heterogeniczne i homogeniczne

Ten podział uwzględnia ilość faz w układzie reakcyjnym. O reakcjach homogenicznych mówimy w przypadku, gdy substraty i produkty znajdują się w takich samych fazach, np. gazowych lub ciekłych. Reakcje heterogeniczne przebiegają na styku różnych faz (dwóch lub więcej).

Reakcje egzotermiczne i endotermiczne

Ważnym aspektem danej reakcji chemicznej, jest jej efekt energetyczny. Biorąc pod uwagę to kryterium dokonuje się podziału reakcji na egzotermiczne i endotermiczne. W przypadku pierwszych z wymienionych, w wyniku zachodzącego procesu uwalniana jest także energia na sposób ciepła. Dla reakcji endotermicznych, obserwuje się odwrotny przypadek – aby zaszła reakcja chemiczna trzeba dostarczyć energię do układu.

Reakcje odwracalne i nieodwracalne

To czy dana reakcja chemiczna przebiega “do końca”, decyduje o tym, czy jest odwracalna bądź nieodwracalna. Reakcje nieodwracalne to takie, w których substraty w całości przekształcają się w produkty. Zazwyczaj są to procesy strącania osadów lub takie, w których powstaje lotny produkt opuszczający środowisko reakcji. Natomiast w reakcjach odwracalnych substraty przereagowują z utworzeniem produktów i jednocześnie zachodzi proces przeciwny, czyli odtworzenia substratów z produktów. Po pewnym czasie, w takim układzie dochodzi do osiągnięcia stanu równowagi chemicznej.