Часто від пристойних на вигляд людей можна почути про шкоду для здоров'я якогось продукту або засобу. Причому головним аргументом на користь такого твердження буде фраза: «Це хімія!». Однак так можуть говорити лише ті, хто в школі явно прогулював уроки з даного предмету. Справа в тому, що людський, так і будь-який біологічний організм, сам по собі складається з множини органічних і неорганічних речовин. При цьому підтримувати його життєздатність допомагають різні процеси, які безперервно відбуваються всередині нього. Одним з головних серед них - є хімічна реакція розкладу. Давайте дізнаємося більше про неї та особливості її протікання з органічними і неорганічними речовинами.
Що за процес називається хімічною реакцією
Перш за все, варто дізнатися значення поняття «хімічна реакція». Це словосполучення означає перетворення однієї і більше вихідних речовин (називаються реагентами) в інші. У процесі подібної метаморфози ядра атомів взаємодіючих з'єднань не піддаються змінам, проте відбувається перерозподіл електронів. Таким чином, після перетворення на виході утворюються нові атомні з'єднання.
Хімічні реакції мають якісну відмінність від фізичних і ядерних.
В результаті перших вихідні реагенти ніколи не змінюють свій склад, хоча і здатні утворювати суміші або переходити з одного агрегатного стану в інший. На відміну від них, хімічні процеси супроводжуються утворенням нових сполук, із зовсім іншими властивостями. Результатом друге є зміни ізотопного складу і числа атомів. Таким чином, на виході з одних елементів, утворюються інші. Однак для хімічних процесів, настільки глибокі метаморфози не характерні. Оскільки зміни, що відбулися з-за них, не впливають на внутрішню структуру атомів. Умови перебігу хімічних реакцій
У багатьох випадках, для успішного протікання процесів такого роду, просто необхідний фізичний контакт реагентів один з одним або їх змішування. Але часто для початку хімічної реакції, їй потрібні каталізатори. У цій ролі можуть виступати як різні речовини, так і певні зовнішні умови.
Вплив температури. Для того щоб запустити окремі хімічні процеси, необхідно нагрівати реагенти. Приміром, щоб розпочати реакцію розкладання карбонату кальцію, це температуру цього з'єднань необхідно підвищити до 900-1200 °C. Електромагнітні хвилі. Найбільш ефективно стимулює протікання будь-яких процесів є вплив на реагенти світловими хвилями. Такі реакції носять назву «фотохімічні». Класичним прикладом такої реакції є фотосинтез. Іонізуюче випромінювання. Дія електричного струму. Різного роду механічне вплив на реагують речовини. Які види хімічних реакцій існують
Класифікація подібних процесів в основному проводиться за шістьма ознаками.
За наявністю межі поділу фаз: гомо-/гетерогенні реакції. По виділенню/поглинання тепла: екзотермічно і ендотермічні процеси. По наявності/відсутності каталізаторів: каталітичні та некаталитические реакції. За напрямком протікання: оборотні та необоротні процеси. В залежності від даної категорії знаходиться тип знака між лівою і правою частинами хімічного рівняння. При незворотних - це дві стрілки, направлені в протилежні сторони, при оборотних лише одна, спрямована зліва на право. Щодо зміни ступеня окиснення. За цим принципом виділяють окислювально-відновну реакцію. Розкладання (розщеплювання), сполучення, заміщення і обмін – це види хімічних процесів за типом метаморфоз реагентів. Реакція розкладання (розщеплення): що це
Під цим терміном мається на увазі процес, в результаті якого одна складна речовина розділяється на два і більше простих. У більшості випадків каталізатором для цього виступає висока температура. З цієї причини цей процес ще називають реакцією термічного розкладання.
В якості прикладу можна навести один з класичних способів отримання чистого кисню (Про 2 ) в промисловості. Це відбувається в слідстві нагріванні KMnO 4 (більш відомий всім під побутовим назвою «марганцівка»).
В результаті розщеплення утворюється не тільки кисень, але і манганат калію (K 2 MnO 4) , а також діоксид марганцю (MnO 2).
Рівняння реакції розкладу
Будь-яке хімічне рівняння складається з двох частин: лівої і правої. У першій з них записуються реагують з'єднання, а в другій – продукти реакції. Між ними зазвичай ставиться спрямована вправо стрілка. Іноді вона буває двостороннім, якщо мова йде про оборотному процесі. В окремих випадках її допустимо замінити знаком рівності (=).
Розглянутий процес, як і інші види хімічних процесів, має власну формулу. Схематично рівняння реакції розкладу виглядає таким чином: AB (t) -> A+B. Варто пам'ятати, що переважна більшість таких процесів відбувається під впливом тепла. Щоб повідомити про це, над стрілкою або поруч з нею часто ставиться або літера t, або трикутник. Однак, іноді замість тепла, в ролі каталізаторів виступають різні речовини, випромінювання.
У розглянутій вище формулою AB - вихідне складне з'єднання, A, B – це нові речовини, утворені в результаті реакції розкладання. Практичні приклади такого процесу зустрічаються дуже часто. Можна проілюструвати дану формулу, за допомогою рівняння процесу, описаного в попередньому пункті: 2KMnO 4 (t) -> K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 ?.
Види реакцій розкладання
В залежності від типу каталізатора (який сприяє розщепленню складної речовини на більш прості) виділяють кілька видів розкладання.
Біодеградація – розпад речовин внаслідок діяльності живих організмів (мікроорганізми, гриби, водорості). Більш простою мовою даний процес можна назвати гниттям. Саме з-за нього псуються продукти. З одного боку це перешкоджає їх тривалого зберігання, з іншого – допомагає природі утилізувати все зайве, відновлюючи таким чином екосистеми. Радіоліз – розпад сполук за допомогою впливу на їхні молекули іонізуючим випромінюванням. Термоліз – підвищення температури для того, щоб запустити реакцію розкладання (приклади таких процесів можна знайти у пунктах 8-9).
Цей вид розщеплення має підвид – піроліз. Від звичайного термолізу він відрізняється тим, що крім впливу високої температури на молекули речовини, також їх позбавляють можливості взаємодіяти з киснем (Про 2 ). Сольволиз – обмінне розкладання між розчиненим речовиною і безпосередньо самим розчинником. Залежно від типу останнього, виділяються такі види цього процесу: гідроліз (вода), алколиз (спирти), аммонолиз (амиак). Електроліз – розкладання молекул за допомогою впливу на них електричного струму (приклад в наступному пункті). Розщеплення Н2О
Розібравшись з теорією, що стосується реакції розкладання, практичні приклади її проведення варто розглянути. Оскільки Н 2 Про сьогодні є одним з найбільш доступних речовин для проведення хімічних дослідів, варто почати з неї.
Дана реакція розкладання води іменується ще електролізом і виглядає таким чином: 2Н 2 Про (електричний струм) -> 2Н 2 ? + Про 2 ?.
Розшифровується це рівняння так: під впливом молекули води електричного струму, вони розщеплюють і утворюють два гази – кисень і водень. Варто відзначити, що цей метод активно використовується на підводних човнах для отримання кисню. В сучасному світі він замінив більш дорогий спосіб отримання цього життєво важливого речовини з пероксиду натрію (Na 2 O 2) за допомогою його взаємодії з вуглекислим газом: Na 2 O 2 + CO 2 ? -> Na 2 CO 3 + O 2 ?. У перспективі реакція розкладання води може мати величезне значення для майбутнього планети. Оскільки таким чином можна видобувати не тільки кисень, але і водень, який використовується як ракетне паливо. Розробки в цій області вже ведуться багато років, проте основною проблемою є необхідність знизити кількість енерговитрат на розщеплення молекул води.
Розщеплення Н2О2
Серед інших прикладів реакції розкладання варто звернути увагу на освіту води і кисню з пероксиду водню (перекис). Виглядає вона таким чином: Н 2 Про 2 (t) -> 2Н 2 О + О 2 ?.
Даний процес також є термічним, оскільки для його початку, необхідно, щоб вихідна речовин було підігрітий до температури 150 °C. Саме з цієї причини, перекис водню (яку більшість використовує для обробки ран) не перетворюється у воду, стоячи в домашніх аптечках. Проте варто пам'ятати, що реакція розкладання пероксиду водню може відбуватися і при звичайній кімнатній температурі, якщо речовина контактує з такими сполуками, як каустична сода (NaOH) або діоксид марганцю (MnO 2 ). Також у ролі каталізаторів можуть виступати платина (Pt) і купрум (Cu).
Реакція термічного розкладання CaCO3
Ще одним цікавим прикладом може служити розщеплення карбонату кальцію. Даний процес можна записати з допомогою такого рівняння: CaCO 3 (t) -> CaO + CO 2 ?. Продуктом цієї реакції буде негашене вапно (оксид кальцію) і вуглекислий газ. Представлений вище процес активно використовується в промисловості для отримання вуглекислого газу. Подібні реакції виконуються в спеціалізованих шахтах, оскільки розщеплення карбонату кальцію відбувається лише при температурі від 900 °C.
