• Co je chemická reakce?
• Fyzikální a chemické změny ve hmotě
• Charakteristika chemické reakce
• Jak je znázorněna chemická reakce?
• Typy a příklady chemických reakcí
• Význam chemických reakcí
• Rychlost chemické reakce

Vysvětlíme, co je chemická reakce, jaké existují typy, jejich rychlost a další charakteristiky. Také fyzikální a chemické změny.

Chemické reakce mění molekulární složení látek.

Co je chemická reakce?

Chemické reakce (také nazývané chemické změny nebo chemické jevy) jsou termodynamické procesy přeměny hmota. Na těchto reakcích se podílejí dva nebo více látek (reagenty nebo reaktanty), které se v procesu významně mění a mohou spotřebovávat nebo uvolňovat Energie k vytvoření dvou nebo více látek tzv produkty.

Každá chemická reakce podléhá chemické transformaci, mění její strukturu a molekulární složení (na rozdíl od Fyzické změny které ovlivňují pouze jeho tvar resp Skupenství). Chemické změny obecně produkují nové látky, odlišné od těch, které jsme měli na začátku.

Chemické reakce mohou probíhat spontánně v přírodě (bez zásahu člověka), nebo je může generovat také člověk v laboratoři za kontrolovaných podmínek.

Mnoho materiálů, které denně používáme, se získává průmyslově z jednodušších látek kombinovaných prostřednictvím jedné nebo více chemických reakcí.

Fyzikální a chemické změny ve hmotě

Fyzikální změny ve hmotě jsou takové, které mění její tvar, aniž by se změnilo její složení, tj. aniž by se změnil typ dané látky.

Tyto změny mají co do činění se změnami v agregačním stavu hmoty (pevný, kapalný, plynný) a další fyzikální vlastnosti (barva, hustota, magnetismus, atd).

Fyzikální změny jsou obvykle vratné, protože mění tvar nebo stav hmoty, ale ne její složení. Například při varu Voda Můžeme proměnit kapalinu v plyn, ale výsledná pára je stále tvořena molekulami vody. Pokud zmrazíme vodu, přejde do pevného skupenství, ale chemicky je to stále stejná látka.

Chemické změny mění distribuci a vazbu atomy hmoty, dosáhnout toho, že se spojí jiným způsobem, čímž se získají látky odlišné od původních, i když vždy stejné poměrProtože hmotu nelze vytvořit ani zničit, pouze přeměnit.

Zreagujeme-li například vodu (H2O) a draslík (K), získáme dvě nové látky: hydroxid draselný (KOH) a vodík (H2). Jedná se o reakci, při které se běžně uvolňuje velké množství energie, a proto je velmi nebezpečná.

Charakteristika chemické reakce

Chemické reakce jsou obecně nevratné procesy, to znamená, že zahrnují tvorbu nebo destrukci chemické vazby mezi molekul činidel, což vytváří ztrátu nebo zisk energie.

Při chemické reakci se hmota hluboce transformuje, i když někdy tuto rekompozici nelze vidět pouhým okem. Stále lze měřit podíly reaktantů, což se zabývá stechiometrií.

Na druhé straně chemické reakce vytvářejí určité produkty v závislosti na povaze reaktantů, ale také na podmínkách, za kterých reakce probíhá.

Další důležitou otázkou v chemických reakcích je rychlost, s jakou k nim dochází, protože kontrola jejich rychlosti je nezbytná pro jejich použití v průmysl, medicína atd. V tomto smyslu existují metody, jak zvýšit nebo snížit rychlost chemické reakce.

Příkladem je použití katalyzátorů, látek zvyšujících rychlost chemických reakcí. Tyto látky se neúčastní reakcí, pouze řídí rychlost, jakou k nim dochází. Existují také látky zvané inhibitory, které se používají stejným způsobem, ale způsobují opačný účinek, tedy zpomalují reakce.

Jak je znázorněna chemická reakce?

Chemické reakce jsou reprezentovány chemickými rovnicemi, tj. vzorce ve kterém jsou popsána zúčastněná činidla a získané produkty, často naznačující určité podmínky vlastní reakce, jako je přítomnost tepla, katalyzátorů, světla atd.

První chemickou rovnici v historii sestavil v roce 1615 Jean Begin v jednom z prvních pojednání o chemie, Tyrocinium Chymicum. Dnes jsou běžné výuky a díky nim si snadněji představíme, co se děje v určité reakci.

Obecný způsob vyjádření chemické rovnice je:

Kde:

• A a B jsou reaktanty.
• C a D jsou produkty.
• na, b, C Y d jsou stechiometrické koeficienty (jsou to čísla, která udávají množství reaktantů a produktů), které je nutné upravit tak, aby každého prvku bylo stejné množství v reaktantech a v produktech. Tímto způsobem je naplněn zákon zachování hmoty (který stanoví, že Hmotnost není ani vytvořen, ani zničen, pouze se přeměňuje).

Při chemické reakci se atomy přeskupují za vzniku nových látek.

Typy a příklady chemických reakcí

Chemické reakce lze klasifikovat podle typu reaktantů, které reagují. Na základě toho lze rozlišit anorganické chemické reakce a organické chemické reakce. Nejprve je však důležité znát některé symboly, které se používají k reprezentaci těchto reakcí pomocí chemických rovnic:

Anorganické reakce. Zapojit anorganické sloučeninya lze je klasifikovat takto:

• Podle typu přeměny.
  • Syntézní nebo adiční reakce. Dvě látky se spojí a výsledkem je odlišná látka. Například:
    
  • Rozkladné reakce. Látka se rozkládá na své jednoduché složky nebo jedna látka reaguje s jinou a rozkládá se na další látky, které obsahují její složky. Například:
    
  • Vytěsňovací nebo substituční reakce. Sloučenina nebo prvek zaujímá místo jiného ve sloučenině, nahrazuje jej a ponechává jej volný. Například:
    
  • Dvojité substituční reakce. Dva reaktanty si vyměňují sloučeniny popř chemické prvky zároveň. Například:
    
• Podle druhu a formy vyměňované energie.
  • Endotermické reakce. Teplo je absorbováno, aby mohla proběhnout reakce. Například:
    
  • Exotermické reakce. Při reakci se uvolňuje teplo. Například:
    
  • Endoluminní reakce. Potřeboval světlo aby reakce nastala. Například: fotosyntéza.
    
  • Exoluminózní reakce. Když dojde k reakci, světlo se vydává. Například:
    
  • Endoelektrické reakce. Potřeboval elektrická energie aby reakce nastala. Například:
    
  • Exoelektrické reakce. Při reakci se uvolňuje nebo generuje elektrická energie. Například:
    

    

• Podle rychlosti reakce.
  • Pomalé reakce Množství spotřebovaných činidel a množství produktů vytvořených za daný čas je velmi malé. Například: oxidace železa. Jde o pomalou reakci, kterou denně vidíme u železných předmětů, které jsou rezavé. Pokud by tato reakce nebyla pomalá, neměli bychom v dnešním světě velmi staré železné konstrukce.
    
  • Rychlé reakce. Množství spotřebovaných činidel a množství produktů vytvořených za daný čas je skvělé. Například: reakce sodíku s vodou je reakce, která kromě toho, že probíhá rychle, je velmi nebezpečná.
    
• Podle typu zúčastněné částice.
  • Reakce acidobazická. Jsou převedeny protony (H+). Například:
    
  • Oxidačně-redukční reakce. Jsou převedeny elektrony. Při tomto typu reakce se musíme podívat na oxidační číslo zúčastněných prvků. Zvyšuje-li se oxidační číslo prvku, oxiduje se, klesá-li, snižuje se. Například: při této reakci se oxiduje železo a redukuje se kobalt.
    
• Podle směru reakce.
  • Reverzibilní reakce. Probíhají oběma způsoby, to znamená, že produkty se mohou znovu stát reaktanty. Například:
    
  • Nevratné reakce. Vyskytují se pouze v jednom smyslu, to znamená, že reaktanty se přeměňují na produkty a opačný proces nemůže nastat. Například:
    

Organické reakce. Zahrnují organické sloučeniny, což jsou ty, které souvisejí se základem života. Jejich klasifikace závisí na typu organické sloučeniny, protože každá funkční skupina má řadu specifických reakcí. Například alkany, alkeny, alkyny, alkoholy, ketony, aldehydy, ethery, estery, nitrily atd.

Některé příklady reakcí organických sloučenin jsou:

• Halogenace alkanů. Vodík alkanu je nahrazen odpovídajícím halogenem.
  
• Spalování alkanů. Alkany reagují s kyslíkem za vzniku oxid uhličitý a voda. Tento typ reakce uvolňuje velké množství energie.
  
• Halogenace alkenů. Dva z vodíků přítomných na uhlíkech, které tvoří dvojnou vazbu, jsou nahrazeny.
  
• Hydrogenace alkenů. K dvojné vazbě jsou přidány dva vodíky, čímž vzniká odpovídající alkan. Tato reakce probíhá v přítomnosti katalyzátorů, jako je platina, palladium nebo nikl.
  

Význam chemických reakcí

Fotosyntéza i dýchání jsou příklady chemických reakcí.

Chemické reakce jsou zásadní pro existenci a pochopení světa, jak ho známe. Změny, kterými hmota prochází v přírodních nebo umělých podmínkách (a které často vytvářejí cenné materiály), jsou jen jedním příkladem. Největším důkazem důležitosti chemických reakcí je život sám, ve všech jeho projevech.

Existence živé bytosti všeho druhu je možná pouze díky reakční kapacitě hmoty, která umožnila prvním buněčným formám života vyměňovat si energii se svým prostředím metabolickými cestami, tedy sekvencemi chemických reakcí, které přinesly více užitečné energie než spotřebované.

Například v našem každodenním životě dýchání Skládá se z mnoha chemických reakcí, které jsou také přítomny v fotosyntéza z rostliny.

Rychlost chemické reakce

Chemické reakce vyžadují stanovený čas, aby proběhly, což se liší v závislosti na povaze reaktantů a prostředí, ve kterém reakce probíhá.

Faktory, které ovlivňují rychlost chemických reakcí, jsou obecně:

• Zvýšení teploty Vysoké teploty mají tendenci zvyšovat rychlost chemických reakcí.
• Zvýšený tlak. Zvyšování tlaku obvykle zvyšuje rychlost chemických reakcí. K tomu obvykle dochází, když reagují látky citlivé na změny tlaku, jako jsou plyny. V případě kapalin a pevných látek změny tlaku nezpůsobují výrazné změny v rychlosti jejich reakcí.
• Stav agregace, ve kterém jsou reagencie. Pevné látky mají tendenci reagovat pomaleji než kapaliny nebo plyny, i když rychlost bude také záviset na reaktivitě každé látky.
• Použití katalyzátorů (látky, které se používají ke zvýšení rychlosti chemických reakcí). Tyto látky se neúčastní reakcí, pouze řídí rychlost, jakou k nim dochází. Existují také látky zvané inhibitory, které se používají stejným způsobem, ale způsobují opačný účinek, tedy zpomalují reakce.
• Světelná energie (Světlo). Některé chemické reakce se urychlují, když na ně dopadá světlo.
• Koncentrace činidla. Většina chemických reakcí probíhá rychleji, pokud mají vysokou koncentraci svých činidel.