Главная >> Химия 10 класс. Профильный уровень. Кузнецова

Глава 4. Теоретические основы, механизмы и закономерности протекания реакций органических соединений

§ 7. Теоретические основы протекания органических реакций

Химические реакции — основной объект науки химии. В процессе химических реакций осуществляется превращение одних веществ в другие, проявляются их химические свойства, синтезируются необходимые человеку новые соединения и материалы, многие из которых не существуют в природе.

Реакции с участием органических соединений подчиняются тем же законам (закон сохранения массы и энергии, закон действия масс, закон Гecca и др.) и проявляют те же закономерности (стехиометрические, энергетические, кинетические), что и реакции неорганических веществ. В их описании участвуют общие для неорганической и органической химии понятия — энергия активации, реакционная способность, скорость химической реакции, тепловой эффект реакции, обратимые реакции, катализ, механизм реакции и др. Вместе с тем органические реакции имеют и отличительные особенности.

Поскольку органические реакции подчиняются общим теориям и закономерностям протекания химических реакций, из курса химии основной школы необходимо вспомнить следующие общие понятия:

• сущность химических реакций и условия их протекания;
• энергетика химических реакций, тепловой эффект реакций;
• влияние природы вещества на его реакционную способность;
• принципиальная возможность и направление протекания химической реакции;
• скорость химической реакции и факторы, влияющие на нее;
• химическое равновесие и факторы его смещения;
• катализаторы и типы катализа;
• типы реакций, механизмы и закономерности их протекания.

Задание. Каковы причины протекания химических реакций? Раскройте их на примере реакции синтеза воды. Что такое тепловой эффект химической реакции и как он обозначается? На примере горения метана в кислороде раскройте энергетику этого процесса и запишите термохимическое уравнение.

Рассмотрим и дополним некоторые теоретические основы протекания реакций органических соединений, на основе которых можно объяснить их сущность, причины и механизмы, предсказать возможность и направления протекания реакций.

Органические реакции подчиняются общим законам:

• сохранения массы и энергии;
• зависимости их протекания от природы (строения и энергетики) реагирующих веществ и внешних факторов, влияющих на реакцию.

Органические реакции объясняются и прогнозируются положениями электронной теории, энергетики и кинетики химических реакций.

Вы уже встречались с понятием «система» и в курсе биологии, и в курсе химии основной школы (в частности, знакомы с молекулой, веществом, раствором как системами).

В химии под системой понимают вещество или совокупность веществ, а также их процессы. В химической реакции вещества и их частицы являются реагентами и продуктами реакции. Поэтому химическую систему рассматривают и как реакционную смесь.

Химические системы подразделяют на гомогенные и гетерогенные.

Гомогенная система — это химическая система, в которой компоненты находятся в одной фазе или в одном агрегатном состоянии (чаще всего жидкой, или газообразной), между компонентами отсутствует граница. Примером может служить состояние веществ в реакции:

где все вещества находятся в жидкой фазе.

Гетерогенная система — это химическая система, в которой компоненты находятся в разных агрегатных состояниях (фазах). Границы между фазами называются поверхностями раздела. В отличие от гомогенных реакций, гетерогенные протекают на поверхности раздела между реагентами.

Примером может служить состояние веществ в реакции:

2СН₃СООН + Mg → (CH₃COO)₂Mg + Н₂↑,

где имеют место вещества, находящиеся и в жидкой, и в твердой, и в газообразной фазах.

В соответствии с вышесказанным химические реакции, в том числе и каталитические, также делятся на гомогенные и гетерогенные.

Гомогенные реакции характеризуются отсутствием поверхности раздела между реагентами, поэтому их взаимодействие протекает по всему объему системы. Реагирующие вещества в гомогенных реакциях находятся в одном агрегатном состоянии. Примером может служить реакция горения метана, где реагенты — газы.

Гетерогенные реакции характеризуются наличием поверхностного раздела между реагентами, которые находятся в разном агрегатном состоянии или являются несмешивающимися жидкостями. Например в реакции получения ацетилена из карбида кальция реагенты находятся в твердом, жидком и газообразном состояниях. Величина поверхности раздела влияет на скорость реакции, как и другие факторы.

Продолжение >>>