ปฏิกิริยาทางเคมี: ลักษณะชิ้นส่วนประเภทตัวอย่าง - เคมี - 2026

ปฏิกิริยาเคมีที่มีการเปลี่ยนแปลงเรื่องทุกข์ในการจัดเรียงอะตอมของพวกเขาและเมื่อสารทั้งสองเป็นสารประกอบที่แตกต่างกันหรือการติดต่อ การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในกระบวนการที่สามารถมองเห็นได้ทันที เช่นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิความเย็นการก่อตัวของก๊าซการกะพริบหรือการตกตะกอนของของแข็ง

ปฏิกิริยาทางเคมีที่พบบ่อยที่สุดมักไม่มีใครสังเกตเห็นในชีวิตประจำวัน หลายพันตัวถูกนำไปใช้ในร่างกายของเรา อย่างไรก็ตามคนอื่น ๆ สามารถมองเห็นได้ชัดเจนขึ้นเนื่องจากเราสามารถทำในครัวได้โดยการเลือกเครื่องใช้และส่วนผสมที่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่นการผสมเบกกิ้งโซดากับน้ำส้มสายชูน้ำตาลละลายในน้ำหรือน้ำกะหล่ำปลีแดงที่เป็นกรด

ปฏิกิริยาของเบกกิ้งโซดาและน้ำส้มสายชูเป็นตัวอย่างของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดซ้ำในการปรุงอาหาร ที่มา: Kate Ter Haar (https://www.flickr.com/photos/katerha/5703151566)

ในห้องปฏิบัติการปฏิกิริยาทางเคมีกลายเป็นเรื่องปกติและธรรมดามากขึ้น ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นภายในบีกเกอร์หรือขวด Erlenmeyer หากพวกเขาแบ่งปันบางสิ่งที่เหมือนกันมันไม่มีอะไรที่ง่ายเลยเนื่องจากพวกเขาซ่อนการชนการแบ่งการเชื่อมโยงกลไกการสร้างลิงก์พลังงานและด้านจลน์

มีปฏิกิริยาทางเคมีที่โดดเด่นมากจนบรรดามือสมัครเล่นและนักวิทยาศาสตร์ที่รู้พิษวิทยาของรีเอเจนต์และมาตรการด้านความปลอดภัยบางอย่างสามารถทำซ้ำได้บนเกล็ดขนาดใหญ่ในงานสาธิตที่น่าสนใจ

แนวคิดปฏิกิริยาเคมี

ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นเมื่อพันธะ (ไอออนิกหรือโควาเลนต์) แตกออกเพื่อให้อีกพันธะเกิดขึ้นแทน สองอะตอมหรือชุดของพวกมันหยุดการโต้ตอบอย่างรุนแรงเพื่อสร้างโมเลกุลใหม่ ด้วยเหตุนี้คุณสมบัติทางเคมีของสารประกอบปฏิกิริยาความเสถียรและสิ่งที่ทำปฏิกิริยาจึงสามารถกำหนดได้

นอกเหนือจากการรับผิดชอบต่อปฏิกิริยาทางเคมีที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาโดยที่อะตอมไม่ได้รับผลกระทบยังอธิบายการเกิดขึ้นของสารประกอบตามที่เรารู้จักอีกด้วย

ต้องใช้พลังงานเพื่อให้พันธะแตกและเมื่อเกิดพันธะมันจะถูกปลดปล่อยออกมา ถ้าพลังงานที่ดูดซึมได้มากกว่าที่ปล่อยออกมาปฏิกิริยาจะถูกดูดความร้อน เรามีสภาพแวดล้อมที่เย็นลง ในขณะที่ถ้าความร้อนที่ปล่อยออกมาสูงกว่าการดูดซึมก็จะเกิดปฏิกิริยาคายความร้อน สภาพแวดล้อมมีความร้อน

ลักษณะของปฏิกิริยาเคมี

จลนศาสตร์

โมเลกุลตามทฤษฎีจะต้องชนกันโดยมีพลังงานจลน์เพียงพอที่จะรองรับการแตกของพันธะได้ หากการชนกันช้าหรือไม่มีประสิทธิภาพปฏิกิริยาเคมีจะได้รับผลกระทบทางจลศาสตร์ สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้โดยสถานะทางกายภาพของสารหรือโดยรูปทรงเรขาคณิตหรือโครงสร้างของสิ่งเดียวกัน

ดังนั้นในปฏิกิริยาสสารจะถูกเปลี่ยนรูปโดยการดูดซับหรือปล่อยความร้อนในเวลาเดียวกันกับที่เกิดการชนกันที่เอื้อต่อการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของปฏิกิริยาเคมีใด ๆ

การอนุรักษ์แป้ง

เนื่องจากกฎการอนุรักษ์มวลมวลรวมของส่วนประกอบจะคงที่หลังจากเกิดปฏิกิริยาทางเคมี ดังนั้นผลรวมของมวลเดี่ยวของแต่ละสสารจึงเท่ากับมวลของผลลัพธ์ที่ได้รับ

การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและ / หรือการเปลี่ยนแปลงสถานะ

การเกิดปฏิกิริยาทางเคมีสามารถมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงสถานะของส่วนประกอบ นั่นคือการเปลี่ยนแปลงในสถานะของแข็งของเหลวหรือก๊าซของวัสดุ

อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงสถานะทั้งหมดไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางเคมี ตัวอย่างเช่นหากน้ำระเหยเนื่องจากผลของความร้อนไอน้ำที่เกิดขึ้นหลังจากการเปลี่ยนแปลงสถานะนี้จะยังคงเป็นน้ำ

การเปลี่ยนแปลงสี

ในบรรดาคุณลักษณะทางกายภาพที่เป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางเคมีการเปลี่ยนสีของรีเอเจนต์เทียบกับสีของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะโดดเด่น

ปรากฏการณ์นี้สังเกตได้ชัดเจนเมื่อสังเกตปฏิกิริยาทางเคมีของโลหะกับออกซิเจน: เมื่อโลหะออกซิไดซ์จะเปลี่ยนสีลักษณะเฉพาะ (ทองหรือเงินแล้วแต่กรณี) เปลี่ยนเป็นสีส้มอมแดงหรือที่เรียกว่าสนิม

การปล่อยก๊าซ

ลักษณะนี้แสดงให้เห็นว่าเป็นฟองหรือมีการปล่อยกลิ่นเฉพาะ

โดยทั่วไปฟองจะปรากฏเป็นผลมาจากการที่ของเหลวมีอุณหภูมิสูงซึ่งกระตุ้นให้พลังงานจลน์ของโมเลกุลที่เป็นส่วนหนึ่งของปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

ในกรณีที่ความร้อนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะเกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ดังนั้นอินพุตและเอาต์พุตของความร้อนในกระบวนการอาจเป็นลักษณะของปฏิกิริยาเคมี

ส่วนของปฏิกิริยาเคมี

น้ำยาและผลิตภัณฑ์

ปฏิกิริยาเคมีใด ๆ แสดงด้วยสมการของประเภท:

A + B → C + D

โดยที่ A และ B เป็นสารตั้งต้นในขณะที่ C และ D เป็นผลิตภัณฑ์ สมการนี้บอกเราว่าอะตอมหรือโมเลกุล A ทำปฏิกิริยากับ B เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ C และ D นี่เป็นปฏิกิริยาที่ย้อนกลับไม่ได้เนื่องจากสารตั้งต้นไม่สามารถเกิดจากผลิตภัณฑ์ได้อีก ในทางกลับกันปฏิกิริยาด้านล่างนี้สามารถย้อนกลับได้:

ก + B <=> C + D

สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่ามวลของสารตั้งต้น (A + B) ต้องเท่ากับมวลของผลิตภัณฑ์ (C + D) มิฉะนั้นแป้งจะไม่ได้รับการรักษา ในทำนองเดียวกันจำนวนอะตอมขององค์ประกอบที่กำหนดจะต้องเท่ากันก่อนและหลังลูกศร

เหนือลูกศรมีการระบุคุณสมบัติเฉพาะบางประการของปฏิกิริยา: อุณหภูมิ (Δ) อุบัติการณ์ของรังสีอัลตราไวโอเลต (hv) หรือตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้

สื่อปฏิกิริยา

ตราบเท่าที่ชีวิตและปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในร่างกายของเราเกี่ยวข้องกันตัวกลางของปฏิกิริยาคือน้ำ (ac) อย่างไรก็ตามปฏิกิริยาทางเคมีสามารถเกิดขึ้นได้ในตัวกลางที่เป็นของเหลว (เอทานอลกรดอะซิติกน้ำแข็งโทลูอีนเตตราไฮโดรฟูราน ฯลฯ ) ตราบใดที่น้ำยาละลายได้ดี

เรือหรือเครื่องปฏิกรณ์

ปฏิกิริยาเคมีที่ควบคุมได้เกิดขึ้นในภาชนะไม่ว่าจะเป็นเครื่องแก้วธรรมดาหรือในเครื่องปฏิกรณ์สแตนเลส

ประเภทของปฏิกิริยาเคมี

ประเภทของปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับโมเลกุล พันธะใดที่แตกหักและอะตอมจะเข้ากันได้อย่างไร ในทำนองเดียวกันจะถูกนำมาพิจารณาว่าสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน แม้ว่าในปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่จะเกิดขึ้น

ในที่นี้เราจะอธิบายถึงปฏิกิริยาเคมีประเภทต่างๆที่มีอยู่

- การลดออกซิเดชั่น (รีดอกซ์)

ออกซิเดชันของทองแดง

ในตัวอย่างของ patina จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่น: โลหะทองแดงสูญเสียอิเล็กตรอนต่อหน้าออกซิเจนเพื่อเปลี่ยนเป็นออกไซด์ที่สอดคล้องกัน

4Cu (s) + O ₂ (g) => Cu ₂ O (s)

ทองแดง (I) ออกไซด์ยังคงออกซิไดซ์เป็นทองแดง (II) ออกไซด์:

2Cu ₂ O (s) + O ₂ => 4CuO (s)

ปฏิกิริยาเคมีประเภทนี้ที่สิ่งมีชีวิตเพิ่มขึ้นหรือลดจำนวนออกซิเดชั่น (หรือสถานะ) เรียกว่าปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและรีดอกซ์ (รีดอกซ์)

โลหะทองแดงที่มีสถานะออกซิเดชั่น 0 อันดับแรกจะสูญเสียอิเล็กตรอนหนึ่งตัวจากนั้นตัวที่สอง (ออกซิไดซ์) ในขณะที่ออกซิเจนยังคงอยู่ (ลดลง):

Cu => Cu ⁺ + จ^-

Cu ⁺ => Cu ²⁺ + จ^-

O ₂ + 2e ^- => 2O ^2-

การเพิ่มขึ้นหรือการสูญเสียอิเล็กตรอนสามารถกำหนดได้โดยการคำนวณเลขออกซิเดชันของอะตอมในสูตรทางเคมีของสารประกอบที่เกิดขึ้น

สำหรับ Cu ₂ O เป็นที่ทราบกันดีว่าเนื่องจากเป็นออกไซด์เราจึงมี O ^2-ไอออนดังนั้นเพื่อให้ประจุเป็นกลางอะตอมของทองแดงทั้งสองจะต้องมีประจุ +1 สิ่งที่คล้ายกันมากเกิดขึ้นกับ CuO

ทองแดงเมื่อออกซิไดซ์จะได้เลขออกซิเดชันเป็นบวก และออกซิเจนจะลดลงเลขออกซิเดชันเป็นลบ

เหล็กและโคบอลต์

ตัวอย่างเพิ่มเติมสำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์แสดงไว้ด้านล่าง นอกจากนี้จะมีการแสดงความคิดเห็นสั้น ๆ และจะระบุการเปลี่ยนแปลงของเลขออกซิเดชัน

FeCl ₂ + CoCl ₃ => FeCl ₃ + CoCl ₂

หากคำนวณเลขออกซิเดชันจะสังเกตได้ว่า Cl ยังคงมีค่าคงที่ -1; ไม่เป็นเช่นนั้นกับผู้ศรัทธาและ บริษัท

เมื่อมองแวบแรกเหล็กถูกออกซิไดซ์ในขณะที่โคบอลต์ลดลง คุณรู้ได้อย่างไร? เพราะตอนนี้เหล็กไม่โต้ตอบกับสองแอนไอออน Cl ^-แต่มีสามอะตอมคลอรีน (กลาง) เป็นขั้วลบมากกว่าเหล็กและโคบอลต์ ในทางกลับกันสิ่งที่ตรงกันข้ามเกิดขึ้นกับโคบอลต์: มันเปลี่ยนจากการโต้ตอบกับสาม Cl ^-เป็นสองในนั้น

หากเหตุผลข้างต้นไม่ชัดเจนเราจะเขียนสมการเคมีของการถ่ายโอนอิเล็กตรอนสุทธิ:

เฟ²⁺ => เฟ³⁺ + จ^-

Co ³⁺ + e ^- => Co ²⁺

ดังนั้น Fe ²⁺จึงถูกออกซิไดซ์ในขณะที่ Co ³⁺จะลดลง

ไอโอดีนและแมงกานีส

6KMnO ₄ + 5KI + 18HCl => 6MnCl ₂ + 5KIO ₃ + 6KCl + 9H ₂ O

สมการทางเคมีข้างต้นอาจดูเหมือนซับซ้อน แต่ก็ไม่ใช่ คลอรีน (Cl ^- ) และออกซิเจน (O ^2- ) ได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน ไอโอดีนและแมงกานีสใช่

เมื่อพิจารณาเฉพาะสารประกอบที่มีไอโอดีนและแมงกานีสเรามี:

KI => KIO ₃ (เลขออกซิเดชัน: -1 ถึง +5 สูญเสียอิเล็กตรอนหกตัว)

KMnO ₄ => MnCl ₂ (เลขออกซิเดชัน: +7 ถึง +2 ได้รับอิเล็กตรอน 5 ตัว)

ไอโอดีนถูกออกซิไดซ์ในขณะที่แมงกานีสจะลดลง จะรู้ได้อย่างไรโดยไม่ต้องคำนวณ? เนื่องจากไอโอดีนเปลี่ยนจากการอยู่ร่วมกับโพแทสเซียมไปสู่การมีปฏิสัมพันธ์กับอ็อกซีเจนสามตัว (อิเล็กโทรเนกาติวิตีมากขึ้น) และแมงกานีสในส่วนของมันจะสูญเสียปฏิสัมพันธ์กับออกซิเจนไปกับคลอรีน (อิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อย)

KI ไม่สามารถสูญเสียอิเล็กตรอนหกตัวถ้า KMnO ₄ได้รับห้า นั่นคือเหตุผลที่จำนวนอิเล็กตรอนต้องสมดุลในสมการ:

5 (KI => KIO ₃ + 6e ^- )

6 (KMnO ₄ + 5e ^- => MnCl ₂ )

ซึ่งส่งผลให้เกิดการถ่ายเทสุทธิของอิเล็กตรอน 30 ตัว

สันดาป

การเผาไหม้เป็นการออกซิเดชั่นที่รุนแรงและมีพลังซึ่งจะปล่อยแสงและความร้อนออกมา โดยทั่วไปในปฏิกิริยาเคมีประเภทนี้ออกซิเจนมีส่วนร่วมในการออกซิไดซ์หรือตัวออกซิไดซ์ ในขณะที่สารรีดิวซ์คือเชื้อเพลิงซึ่งจะเผาไหม้ในตอนท้ายของวัน

ที่ใดมีขี้เถ้ามีการเผาไหม้ สิ่งเหล่านี้ประกอบด้วยคาร์บอนและออกไซด์ของโลหะเป็นหลัก แม้ว่าองค์ประกอบของมันจะขึ้นอยู่กับสิ่งที่เป็นเชื้อเพลิงอย่างมีเหตุผล ด้านล่างนี้เป็นตัวอย่างบางส่วน:

C (s) + O ₂ (g) => CO ₂ (ก.)

2CO (กรัม) + O ₂ (กรัม) => 2CO ₂ (กรัม)

C ₃ H ₈ (g) + 5O ₂ (g) => 3CO ₂ (g) + 4H ₂ O (g)

แต่ละสมการเหล่านี้สอดคล้องกับการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ กล่าวคือเชื้อเพลิงทั้งหมดทำปฏิกิริยากับออกซิเจนส่วนเกินเพื่อรับประกันการเปลี่ยนแปลงที่สมบูรณ์

ในทำนองเดียวกันควรสังเกตว่า CO ₂และ H ₂ O เป็นผลิตภัณฑ์ก๊าซหลักเมื่อร่างกายของคาร์บอเนตเผาไหม้ (เช่นไม้ไฮโดรคาร์บอนและเนื้อเยื่อของสัตว์) เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะมีการสร้างแอลโลโทรปคาร์บอนเนื่องจากออกซิเจนไม่เพียงพอเช่นเดียวกับก๊าซที่มีออกซิเจนน้อยเช่น CO และ NO

- การสังเคราะห์

การแสดงภาพของปฏิกิริยาการสังเคราะห์ ที่มา: Gabriel Bolívar

ภาพด้านบนแสดงการเป็นตัวแทนที่เรียบง่ายมาก สามเหลี่ยมแต่ละอันเป็นสารประกอบหรืออะตอมซึ่งรวมกันเป็นสารประกอบเดี่ยว รูปสามเหลี่ยมสองรูปเป็นสี่เหลี่ยมด้านขนาน มวลเพิ่มขึ้นและคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของผลิตภัณฑ์หลายครั้งแตกต่างจากน้ำยาของมันมาก

ตัวอย่างเช่นการเผาไหม้ของไฮโดรเจน (ซึ่งเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์) ทำให้เกิดไฮโดรเจนออกไซด์หรือออกซิเจนไฮไดรด์ รู้จักกันดีในชื่อน้ำ:

H ₂ (g) + O ₂ (g) => 2H ₂ O (ก.)

เมื่อก๊าซทั้งสองผสมกันที่อุณหภูมิสูงจะเผาไหม้เพื่อผลิตน้ำที่เป็นก๊าซ เมื่ออุณหภูมิเย็นลงไอระเหยจะควบแน่นเพื่อให้น้ำเป็นของเหลว ผู้เขียนหลายคนพิจารณาว่าปฏิกิริยาการสังเคราะห์นี้เป็นหนึ่งในทางเลือกที่เป็นไปได้ในการทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลในการได้รับพลังงาน

พันธบัตร HH และ O = O แตกออกเพื่อสร้างพันธะเดี่ยวใหม่สองพันธะ: HOH น้ำเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นสารที่มีลักษณะเฉพาะ (นอกเหนือจากความรู้สึกโรแมนติก) และคุณสมบัติของมันค่อนข้างแตกต่างจากก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจน

สารประกอบไอออนิก

การก่อตัวของสารประกอบไอออนิกจากองค์ประกอบของพวกมันยังเป็นตัวอย่างของปฏิกิริยาการสังเคราะห์ หนึ่งในวิธีที่ง่ายที่สุดคือการก่อตัวของโลหะเฮไลด์ของกลุ่มที่ 1 และ 2 ตัวอย่างเช่นการสังเคราะห์แคลเซียมโบรไมด์:

Ca (s) + Br ₂ (l) => CaBr ₂ (s)

สมการทั่วไปสำหรับการสังเคราะห์ประเภทนี้คือ:

M (s) + X ₂ => MX ₂ (s)

การประสาน

เมื่อสารประกอบที่เกิดขึ้นเกี่ยวข้องกับอะตอมของโลหะภายในรูปทรงเรขาคณิตอิเล็กทรอนิกส์จึงมีการกล่าวว่ามันเป็นเชิงซ้อน ในเชิงซ้อนโลหะยังคงยึดติดกับลิแกนด์ด้วยพันธะโควาเลนต์ที่อ่อนแอและเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการประสานงาน

ตัวอย่างเช่นคุณมี³⁺ซับซ้อน สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อไอออนบวก Cr ³⁺อยู่ต่อหน้าโมเลกุลของแอมโมเนีย NH ₃ซึ่งทำหน้าที่เป็นแกนด์โครเมียม:

คร³⁺ + 6NH ₃ => ³⁺

รูปแปดเหลี่ยมประสานที่เกิดขึ้นรอบ ๆ ศูนย์โลหะโครเมียมแสดงไว้ด้านล่าง:

รูปแปดเหลี่ยมประสานสำหรับคอมเพล็กซ์ ที่มา: Gabriel Bolívar

โปรดทราบว่าประจุ 3+ บนโครเมียมไม่ถูกทำให้เป็นกลางในคอมเพล็กซ์ สีของมันคือสีม่วงและนั่นคือเหตุผลที่รูปแปดหน้าจึงแสดงด้วยสีนั้น

สารประกอบเชิงซ้อนบางตัวน่าสนใจกว่าเช่นในกรณีของเอนไซม์บางชนิดที่ประสานอะตอมของเหล็กสังกะสีและแคลเซียม

- การสลายตัว

การสลายตัวเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการสังเคราะห์: สารประกอบจะแตกออกเป็นหนึ่งสองหรือสามองค์ประกอบหรือสารประกอบ

ตัวอย่างเช่นเรามีการสลายตัวสามอย่างต่อไปนี้:

2HgO (s) => 2Hg (l) + O ₂ (g)

2H ₂ O ₂ (ล.) => 2H ₂ O (ล.) + O ₂ (ก.)

H ₂ CO ₃ (aq) => CO ₂ (g) + H ₂ O (ล)

HgO เป็นของแข็งสีแดงซึ่งภายใต้การกระทำของความร้อนจะสลายตัวเป็นปรอทโลหะของเหลวสีดำและออกซิเจน

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์หรือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ผ่านกระบวนการย่อยสลายทำให้น้ำและออกซิเจนเป็นของเหลว

และกรดคาร์บอนิกในส่วนของมันสลายตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเหลว

การสลายตัวที่ "แห้งกว่า" เกิดจากคาร์บอเนตโลหะ:

CaCO ₃ (s) => CaO (s) + CO ₂ (กรัม)

ภูเขาไฟชั้น

การเผาไหม้ของภูเขาไฟแอมโมเนียมไดโครเมต ที่มา: Наталия

ปฏิกิริยาการสลายตัวที่ได้ถูกนำมาใช้ในการเรียนเคมีคือการสลายตัวทางความร้อนของแอมโมเนียม dichromate (NH ₄ ) ₂ Cr ₂ O 7 เกลือสีส้มที่เป็นสารก่อมะเร็งนี้ (ดังนั้นจึงต้องใช้ความระมัดระวังเป็นอย่างยิ่ง) เผาไหม้เพื่อปล่อยความร้อนจำนวนมากและทำให้เกิดเป็นของแข็งสีเขียวโครเมียมออกไซด์ Cr ₂ O ₃ :

(NH ₄ ) ₂ Cr ₂ O ₇ (s) => Cr ₂ O ₃ (s) + 4H ₂ O (g) + N ₂ (g)

- การกำจัด

การแสดงภาพกราฟิกของปฏิกิริยาการกระจัด ที่มา: Gabriel Bolívar

ปฏิกิริยาการแทนที่เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ชนิดหนึ่งที่องค์ประกอบหนึ่งแทนที่อีกองค์ประกอบหนึ่งในสารประกอบ องค์ประกอบที่ถูกแทนที่จะจบลงด้วยการลดหรือดึงดูดอิเล็กตรอน

เพื่อให้ง่ายขึ้นภาพด้านบนจะแสดง วงกลมแสดงถึงองค์ประกอบ เป็นที่สังเกตว่าวงกลมสีเขียวมะนาวแทนที่สีน้ำเงินที่เหลืออยู่ด้านนอก แต่ไม่เพียงแค่นั้นวงกลมสีน้ำเงินจะหดตัวลงในกระบวนการและสีเขียวมะนาวก็จะออกซิไดซ์

ของไฮโดรเจน

ตัวอย่างเช่นเรามีสมการเคมีต่อไปนี้เพื่อแสดงคำอธิบายข้างต้น:

2Al (s) + 6HCl (aq) => AlCl ₃ (aq) + 3H ₂ (g)

Zr (s) + 2H ₂ O (g) => ZrO ₂ (s) + 2H ₂ (g)

Zn (s) + H ₂ดังนั้น₄ (aq) => ZnSO ₄ (aq) + H ₂ (g)

อะไรคือองค์ประกอบที่ถูกแทนที่สำหรับปฏิกิริยาเคมีทั้งสามนี้? ไฮโดรเจนซึ่งลดลงเป็นไฮโดรเจนโมเลกุล H ₂ ; มันเปลี่ยนจากเลขออกซิเดชัน +1 ถึง 0 โปรดทราบว่าโลหะอลูมิเนียมเซอร์โคเนียมและสังกะสีสามารถแทนที่ไฮโดรเจนของกรดและน้ำได้ ในขณะที่ทองแดงไม่ว่าจะเป็นเงินหรือทองก็ไม่สามารถทำได้

ของโลหะและฮาโลเจน

ในทำนองเดียวกันมีปฏิกิริยาการกระจัดเพิ่มเติมสองอย่างนี้:

Zn (s) + CuSO ₄ (aq) => Cu (s) + ZnSO ₄ (aq)

Cl ₂ (g) + 2NaI (aq) => 2NaCl (aq) + I ₂ (s)

ในปฏิกิริยาแรกสังกะสีแทนที่โลหะทองแดงที่ใช้งานน้อย สังกะสีออกซิไดซ์ในขณะที่ทองแดงลดลง

ในปฏิกิริยาที่สองในทางกลับกันคลอรีนซึ่งเป็นองค์ประกอบที่มีปฏิกิริยามากกว่าไอโอดีนจะแทนที่สิ่งหลังในเกลือโซเดียม นี่คือวิธีอื่น ๆ : องค์ประกอบที่มีปฏิกิริยามากที่สุดจะลดลงโดยการออกซิไดซ์องค์ประกอบที่ถูกแทนที่ ดังนั้นคลอรีนจะลดลงโดยการออกซิไดซ์ไอโอดีน

- การก่อตัวของก๊าซ

ในปฏิกิริยาจะเห็นได้ว่าก๊าซหลายชนิดสร้างก๊าซขึ้นมาดังนั้นจึงเข้าสู่ปฏิกิริยาเคมีประเภทนี้ด้วย ในทำนองเดียวกันปฏิกิริยาของส่วนก่อนหน้าของการแทนที่ของไฮโดรเจนโดยโลหะที่ใช้งานอยู่ถือเป็นปฏิกิริยาการก่อตัวของก๊าซ

นอกเหนือจากที่กล่าวไปแล้วโลหะซัลไฟด์ตัวอย่างเช่นปล่อยก๊าซไข่เน่า (ซึ่งมีกลิ่นเหมือนไข่เน่า) เมื่อเติมกรดไฮโดรคลอริก:

นา₂ S (s) + 2HCl (aq) => 2NaCl (aq) + H ₂ S (g)

- Metathesis หรือ double displacement

การแสดงกราฟิกของปฏิกิริยาการกระจัดคู่ ที่มา: Gabriel Bolívar

ใน metathesis หรือปฏิกิริยาการกระจัดคู่สิ่งที่เกิดขึ้นคือการเปลี่ยนแปลงของคู่ค้าโดยไม่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน นั่นคือไม่ถือว่าเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ ดังที่เห็นได้จากภาพด้านบนวงกลมสีเขียวจะทำลายลิงก์ด้วยสีน้ำเงินเข้มเพื่อเชื่อมโยงไปยังวงกลมสีฟ้าอ่อน

การเร่งรัด

เมื่อปฏิสัมพันธ์ของคู่ค้าคนใดคนหนึ่งแข็งแกร่งพอที่จะเอาชนะผลการละลายของของเหลวได้จะได้รับการตกตะกอน สมการทางเคมีต่อไปนี้แสดงถึงปฏิกิริยาการตกตะกอน:

AgNO ₃ (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO ₃ (aq)

CaCl ₂ (aq) + Na ₂ CO ₃ (aq) => CaCO ₃ (s) + 2NaCl (aq)

ในปฏิกิริยาแรก Cl ^-แทนที่ NO ₃ ^-เพื่อสร้างซิลเวอร์คลอไรด์ AgCl ซึ่งเป็นตะกอนสีขาว และในปฏิกิริยาที่สอง CO ₃ ^2-แทนที่ Cl ^-เพื่อตกตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนต

กรดเบส

บางทีสิ่งที่เป็นสัญลักษณ์ที่สุดของปฏิกิริยา metathesis ก็คือการทำให้เป็นกลางของกรดเบส ในที่สุดปฏิกิริยากรด - เบสสองปฏิกิริยาจะแสดงเป็นตัวอย่าง:

HCl (aq) + NaOH (aq) => NaCl (aq) + H ₂ O (l)

2HCl (aq) + Ba (OH) ₂ (aq) => BaCl ₂ (aq) + 2H ₂ O (l)

OH ^-แทนที่ Cl ^-เพื่อสร้างน้ำและเกลือคลอไรด์

ตัวอย่างปฏิกิริยาเคมี

ด้านล่างและด้านล่างการกล่าวถึงจะทำจากปฏิกิริยาทางเคมีบางอย่างพร้อมสมการและความคิดเห็นตามลำดับ

การกำจัด

Zn (s) + AgNO ₃ (aq) → 2Ag (s) + Zn (NO ₃ ) ₂ (aq)

สังกะสีแทนที่ซิลเวอร์ในเกลือไนเตรตโดยจะลดระดับจาก Ag ⁺เป็น Ag ด้วยเหตุนี้โลหะเงินจึงเริ่มตกตะกอนในตัวกลางโดยสังเกตได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์เหมือนต้นไม้สีเงินที่ไม่มีใบ ในทางกลับกันไนเตรตจะรวมกับไอออน Zn ^{2+ ที่ได้}เพื่อสร้างสังกะสีไนเตรต

การวางตัวเป็นกลาง

CaCO ₃ (s) + 2HCl (aq) → CaCl ₂ (aq) + H ₂ O (l) + CO ₂ (g)

กรดไฮโดรคลอริกทำให้เกลือแคลเซียมคาร์บอเนตเป็นกลางเพื่อผลิตเกลือแคลเซียมคลอไรด์น้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ CO ₂ฟองขึ้นและตรวจพบในน้ำ เดือดนอกจากนี้ยังจะได้รับโดยการเพิ่ม HCl กับชอล์กหรือไข่เปลือกหอยที่อุดมไปด้วยแคลเซียมคาร์บอเนต3

NH ₃ (g) + HCl (g) → NH ₄ Cl (s)

ในปฏิกิริยาที่สองนี้ไอระเหยของ HCl จะทำให้แอมโมเนียที่เป็นก๊าซเป็นกลาง เกลือแอมโมเนียมคลอไรด์ NH ₄ Cl ก่อตัวเป็นควันสีขาว (ภาพล่าง) เนื่องจากมีอนุภาคที่ละเอียดมากลอยอยู่ในอากาศ

ปฏิกิริยาการสร้างแอมโมเนียมคลอไรด์. ที่มา: Adam Rędzikowski

เลื่อนสองครั้ง

AgNO ₃ (aq) + NaCl (aq) → AgCl (s) + NaNO ₃ (aq)

ในปฏิกิริยาการกระจัดสองครั้งมีการแลกเปลี่ยน "คู่ค้า" ซิลเวอร์เปลี่ยนคู่กับโซเดียม ผลที่ได้คือเกลือใหม่ซิลเวอร์คลอไรด์ AgCl ตกตะกอนเป็นของแข็งคล้ายน้ำนม

Redox

ความร้อนเสียงและแสงสีน้ำเงินจะถูกปล่อยออกมาในปฏิกิริยาเคมีของ Barking Dog ที่มา: Maxim Bilovitskiy ผ่าน Wikipedia

มีปฏิกิริยารีดอกซ์นับไม่ถ้วน สิ่งที่น่าประทับใจที่สุดอย่างหนึ่งคือ Barkin Dog:

8 N ₂ O (g) + 4 CS ₂ (l) → S ₈ (s) + 4 CO ₂ (g) + 8 N ₂ (g)

พลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อเกิดผลิตภัณฑ์ที่มีความเสถียรทั้งสามชนิดนั้นยอดเยี่ยมมากจนเกิดแฟลชสีน้ำเงิน (ภาพด้านบน) และความดันที่เพิ่มขึ้นอย่างมากที่เกิดจากก๊าซที่ผลิต (CO ₂และ N ₂ )

และทั้งหมดนี้มาพร้อมกับเสียงที่ดังมากคล้ายกับเสียงเห่าของสุนัข กำมะถันที่ผลิต S ₈เคลือบผนังภายในของท่อเป็นสีเหลือง

สายพันธุ์ไหนลดและตัวไหนถูกออกซิไดซ์? ตามกฎทั่วไปธาตุจะมีเลขออกซิเดชัน 0 ดังนั้นกำมะถันและไนโตรเจนในผลิตภัณฑ์จะต้องเป็นชนิดที่ได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน

ซัลเฟอร์ออกซิไดซ์ (อิเล็กตรอนที่หายไป) เนื่องจากมีเลขออกซิเดชัน -2 ใน CS ₂ (C ⁴⁺ S ₂ ^2- ):

ส^2- →ส⁰ + 2e ^-

ในขณะที่ไนโตรเจนลดลง (ได้รับอิเล็กตรอน) เนื่องจากมีเลขออกซิเดชัน +1 ใน N ₂ O (N ₂ ⁺ O ^2- ):

2N ⁺ + 2e → N ⁰

แบบฝึกหัดปฏิกิริยาเคมีที่แก้ไข

- แบบฝึกหัด 1

เกลือใดตกตะกอนในปฏิกิริยาต่อไปนี้ในสื่อที่เป็นน้ำ?

นา₂ S (aq) + FeSO ₄ (aq) →¿?

ตามกฎทั่วไปซัลไฟด์ทั้งหมดยกเว้นสิ่งที่เกิดขึ้นจากโลหะอัลคาไลและแอมโมเนียมจะตกตะกอนในตัวกลางที่เป็นน้ำ มีการกระจัดสองครั้ง: เหล็กจับกับกำมะถันและโซเดียมกับซัลเฟต:

นา₂ S (aq) + FeSO ₄ (aq) → FeS (s) + Na ₂ SO ₄ (aq)

- แบบฝึกหัด 2

เราจะได้ผลิตภัณฑ์อะไรจากปฏิกิริยาต่อไปนี้?

Cu (ไม่ใช่₃ ) ₂ + Ca (OH) ₂ →¿?

แคลเซียมไฮดรอกไซด์ไม่ละลายในน้ำมากนัก แต่การเติมไนเตรตทองแดงช่วยในการละลายเนื่องจากมันทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างไฮดรอกไซด์ที่สอดคล้องกัน:

Cu (ไม่ใช่₃ ) ₂ (aq) + Ca (OH) ₂ (aq) → Cu (OH) ₂ (s) + Ca (ไม่ใช่₃ ) ₂ (aq)

Cu (OH) ₂สามารถรับรู้ได้ทันทีว่าเป็นตะกอนสีน้ำเงิน

- แบบฝึกหัด 3

เกลืออะไรจะถูกผลิตขึ้นในปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางครั้งต่อไป?

อัล (OH) ₃ (s) + 3HCl (aq) →?

อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์มีพฤติกรรมเหมือนเบสโดยทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรคลอริก ในปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางของกรดเบส (Bronsted-Lowry) น้ำจะก่อตัวขึ้นเสมอดังนั้นผลิตภัณฑ์อื่น ๆ จะต้องเป็นอะลูมิเนียมคลอไรด์ AlCl ₃ :

อัล (OH) ₃ (s) + 3HCl (aq) → AlCl ₃ (aq) + 3H ₂ O

ครั้งนี้ AlCl ₃ไม่ตกตะกอนเนื่องจากเป็นเกลือ (บางส่วน) ที่ละลายในน้ำ

อ้างอิง

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
2. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
3. Ana Zita (18 พฤศจิกายน 2562). ปฏิกริยาเคมี. สืบค้นจาก: todamateria.com
4. Kashyap Vyas (23 มกราคม 2561). 19 ปฏิกิริยาเคมีสุดเจ๋งที่พิสูจน์แล้วว่าวิทยาศาสตร์น่าสนใจ สืบค้นจาก: interestingengineering.com
5. BeautifulChemistry.net (nd) ปฏิกิริยา. ดึงมาจาก: beautifulchemistry.net
6. วิกิพีเดีย (2019) ปฏิกิริยาเคมี. สืบค้นจาก: en.wikipedia.org