Типы химических реакций
Опусти медную проволоку в раствор нитрата серебра: на ней вырастут кристаллы серебра, а жидкость посинеет. Медь заместила серебро.
Перетащи, чтобы повернуть. Для изменения масштаба прокрути колёсико или сведи и разведи два пальца.
Известны миллионы реакций, но большинство укладывается в несколько схем. Зная их, можно предсказать продукты ещё до опыта. В одних учебниках реакции делят по изменениям формул: вещества соединяются, распадаются или обмениваются составными частями. В других смотрят на частицы: образуются твёрдые вещества, переходят протоны или электроны. Эти классификации пересекаются, и полезно знать обе.
Соединение и разложение
В реакции соединения, или синтеза, два или несколько веществ образуют один продукт: A + B → AB. Азот и водород соединяются в аммиак: N₂ + 3H₂ → 2NH₃. Так аммиак получают в промышленности. Железо и кислород образуют оксид железа(III). Реакция разложения идёт в обратном направлении: одно вещество распадается на два или несколько, AB → A + B. Пероксид водорода медленно разлагается на воду и кислород, 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂, а известняк при нагревании в печи разлагается на негашёную известь и углекислый газ.
Замещение и обмен
В реакции замещения один элемент занимает место другого в соединении: A + BC → AC + B. Классический пример: медь в растворе нитрата серебра, Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag. Атомы меди переходят в раствор в виде синих ионов, а ионы серебра выделяются в виде металла. Магний в соляной кислоте замещает водород, и появляются пузырьки: Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂.
В реакции обмена два соединения обмениваются составными частями: AB + CD → AD + CB. Смешай прозрачные растворы нитрата серебра и хлорида натрия: сразу появится белое твёрдое вещество, потому что хлорид серебра не растворяется в воде: AgNO₃ + NaCl → AgCl + NaNO₃. Если из растворов образуется твёрдое вещество, такую реакцию называют реакцией осаждения. Химики предсказывают её с помощью правил растворимости: кратких перечней растворимых и нерастворимых ионных соединений.
Горение, нейтрализация и перенос электронов
При горении топливо быстро реагирует с кислородом, выделяя тепло и обычно свет. Если топливо содержит только углерод и водород либо углерод, водород и кислород, при полном сгорании получаются углекислый газ и вода. Так горят метан, пропан и этанол. В реакции нейтрализации кислота реагирует с основанием, образуя соль и воду: HCl + NaOH → NaCl + H₂O. По этому принципу антацидные таблетки действуют на желудочную кислоту. Подробнее об этом говорится в курсе о кислотах и основаниях.
У многих из этих реакций есть общая особенность: электроны переходят от одного вещества к другому. Когда натрий реагирует с хлором, каждый атом натрия теряет электрон, а каждый атом хлора принимает его. Потерю электронов называют окислением, а присоединение электронов называют восстановлением. Одно невозможно без другого, поэтому такие реакции называют окислительно-восстановительными. Горение, ржавление и замещение относятся к ним. Осаждение и нейтрализация не относятся: ни один элемент не меняет свою степень окисления.
| Тип | Схема | Пример |
|---|---|---|
| Соединение | A + B → AB | N₂ + 3H₂ → 2NH₃ |
| Разложение | AB → A + B | 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ |
| Замещение | A + BC → AC + B | Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag |
| Обмен | AB + CD → AD + CB | Уравнение: AgNO₃ + NaCl → AgCl + NaNO₃ |
| Горение | топливо + O₂ → CO₂ + H₂O | C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O |
| Нейтрализация | кислота + основание → соль + вода | HCl + NaOH → NaCl + H₂O |
| A + B → AB | Соединение (синтез) |
| AB → A + B | Разложение |
| A + BC → AC + B | Замещение |
| AB + CD → AD + CB | Обмен |
| Окисление | Потеря электронов |
| Восстановление | Присоединение электронов |
- К какому типу относится 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂?
- Разложение
- Соединение
- Обмен
- Нейтрализация
- К какому типу относится N₂ + 3H₂ → 2NH₃?
- Соединение
- Разложение
- Замещение
- Горение
- В реакции AgNO₃ + NaCl → AgCl + NaNO₃ образуется белое твёрдое вещество. Какой из продуктов является этим веществом?
- AgCl
- NaNO₃
- AgNO₃
- NaCl
- Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag. Какой цвет приобретает раствор?
- Синий
- Красный
- Жёлтый
- Остаётся бесцветным
- При полном сгорании пропана образуются…
- CO₂ и H₂O
- C и H₂
- CO и O₂
- CH₄ и O₂
- Потеря электронов называется…
- Окисление
- Восстановление
- Нейтрализация
- Осаждение
- Какая реакция НЕ является окислительно-восстановительной?
- HCl + NaOH → NaCl + H₂O
- CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
- 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
- Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂
- К какому типу относится Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂?
- Замещение
- Обмен
- Разложение
- Соединение
- Кислота + основание → соль + вода. Как называется эта реакция?
- Нейтрализация
- Горение
- Разложение
- Соединение
- Сколько из этих реакций являются окислительно-восстановительными: N₂ + 3H₂ → 2NH₃, C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O, Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag?
- При соединении вещества объединяются, при разложении распадаются, а при замещении одни элементы занимают место других.
- Обмен часто приводит к осаждению; при полном сгорании топлива, содержащего углерод и водород, образуются CO₂ и H₂O.
- В окислительно-восстановительных реакциях переходят электроны: окисление означает их потерю, восстановление означает присоединение.
Источники курса (14)
- OpenStax Chemistry 2e (openstax.org/books/chemistry-2e): 1.2 law of conservation of matter, 1.3 chemical change (rust, combustion, cooking and rotting)
- 4.1 balancing by inspection (CH4 + 2O2, 2H2O to 2H2 + O2, 2N2 + 5O2 to 2N2O5)
- 4.2 precipitation (PbI2 from KI and Pb(NO3)2, AgCl insoluble)
- redox (Na + Cl2, copper wire in silver nitrate)
- combustion, 5.1 specific heat of water 4.184 J/g °C, 5.3 enthalpy (ΔH < 0 exothermic; ΔHc CH4 −890.8, H2 −285.8, ethanol −1366.8, methanol −726.1 kJ/mol; 1.00 L isooctane 33,100 kJ; ozone formation endothermic)
- 12.2 factors affecting rates (sodium and iron in air, calcium and sodium in water, sawdust, rate roughly doubles per 10 °C, phosphorus in pure oxygen, air about 20% oxygen, H2O2 decomposition)
- 12.5 collision theory and Arrhenius equation (R = 8.314 J/mol/K, catalytic converters)
- 12.7 catalysis and enzymes
- NIST Chemistry WebBook methane ΔcH°gas −890.7 ± 0.4 kJ/mol (webbook.nist.gov)
- NIST CODATA Avogadro constant 6.022 140 76 × 10²³ mol⁻¹ exact (physics.nist.gov)
- IUPAC CIAAW abridged standard atomic weights (H 1.0080, C 12.011, N 14.007, O 15.999, Na 22.990, Ca 40.078, Fe 55.845, Sn 118.71; ciaaw.org)
- ACS International Historic Chemical Landmark, The Chemical Revolution of Antoine-Laurent Lavoisier (acs.org, Traité élémentaire de chimie 1789, quotation on conservation of mass)
- Lavoisier, memoir on the calcination of tin in closed vessels, Mémoires de l'Académie Royale des Sciences for 1774, published 1777 (via web.lemoyne.edu/giunta/classicalcs/lavoisier.html)
- PubChem sodium bicarbonate and acetic acid pages (pubchem.ncbi.nlm.nih.gov).
Проверено: 2026-10-17