Često od ljudi pristojnog izgleda možete čuti o opasnostima po zdravlje proizvoda ili lijeka. Štaviše, glavni argument u prilog takve izjave bit će fraza: "Ovo je hemija!". Međutim, to mogu reći samo oni koji su jasno preskočili nastavu iz ovog predmeta u školi. Činjenica je da se čovjek, a i svaki biološki organizam, sam po sebi sastoji od mnogih organskih i neorganskih tvari. Istovremeno, različiti procesi koji se neprestano odvijaju unutar njega pomažu u održavanju njegove održivosti. Jedna od glavnih među njima je hemijska reakcija raspadanja. Naučimo više o njemu i karakteristikama njegovog protoka sa organskim i neorganskim supstancama.
Koja vrsta procesa se zove hemijska reakcija
Pre svega, vredi znati značenje pojma "hemijska reakcija". Ova fraza znači transformaciju jedne ili više polaznih supstanci (zvanih reagensi) u druge. U procesu takve metamorfoze, jezgra atoma u interakcijijedinjenja se ne mogu promijeniti, ali dolazi do preraspodjele elektrona. Tako se nakon transformacije na izlazu formiraju nova atomska jedinjenja.
Kemijske reakcije se kvalitativno razlikuju od fizičkih i nuklearnih.
- Kao rezultat prvog, početni reagensi nikada ne mijenjaju svoj sastav, iako su sposobni da formiraju smjese ili prelaze iz jednog agregatnog stanja u drugo. Za razliku od njih, hemijski procesi su praćeni stvaranjem novih jedinjenja sa potpuno drugačijim svojstvima.
- Drugi rezultat je promjena u izotopskom sastavu i broju atoma. Tako se na izlazu nekih elemenata formiraju drugi. Međutim, za hemijske procese takve duboke metamorfoze nisu tipične. Jer promjene koje su nastale zbog njih ne utiču na unutrašnju strukturu atoma.
Uslovi za hemijske reakcije
U mnogim slučajevima, za uspješan tok procesa ove vrste, potrebno je jednostavno fizički kontaktirati reagense jedni s drugima ili ih pomiješati. Ali često, za pokretanje hemijske reakcije, potrebni su katalizatori. Ovu ulogu mogu odigrati i razne supstance i određeni vanjski uslovi.
- Uticaj temperature. Da bi se pokrenuli pojedinačni hemijski procesi, potrebno je zagrijati reagense. Na primjer, da bi se pokrenula reakcija razgradnje kalcijum karbonata, ova temperatura ovog jedinjenja mora biti podignuta na 900-1200 °C.
- Elektromagnetski talasi. Najefikasnije stimulisanje tijeka bilo kojeg procesa je utjecaj na reagense svjetlosnih valova. Takve reakcije se nazivaju "fotohemijske". Klasičan primjer takve reakcije je fotosinteza.
- Jonizirajuće zračenje.
- Izloženost električnoj struji.
- Različite vrste mehaničkog uticaja na reaktante.
Koje vrste hemijskih reakcija postoje
Klasifikacija takvih procesa se uglavnom zasniva na šest karakteristika.
- Po prisustvu granice razdvajanja faza: homo-/heterogene reakcije.
- Opuštanjem / apsorpcijom toplote: egzotermni i endotermni procesi.
- Prema prisustvu/odsustvu katalizatora: katalitičke i nekatalitičke reakcije.
- Prema smjeru protoka: reverzibilni i nepovratni procesi. U zavisnosti od ove kategorije, postoji vrsta znaka između levog i desnog dela hemijske jednačine. Za nepovratne - to su dvije strelice usmjerene u suprotnim smjerovima, za reverzibilne - samo jedna, usmjerena s lijeva na desno.
- Promjenom stepena oksidacije. Prema ovom principu, redoks reakcija je izolirana.
- Razgradnja (cijepanje), kombinacija, supstitucija i razmjena su vrste hemijskih procesa sličnih metamorfozi reagensa.
reakcija razgradnje (cijepanje): šta je to
Ovaj termin se odnosi na proces kojim se jedna složena supstanca dijeli na dvije ili više jednostavnih. U većini slučajeva, ovo je katalizirano visokimtemperaturu. Iz tog razloga, ovaj proces se naziva i reakcija termičke razgradnje.
Kao primjer može se navesti jedna od klasičnih metoda za dobijanje čistog kiseonika (O2) u industriji. To se dešava kao rezultat zagrijavanja KMnO4 (svima poznatije pod nazivom "kalijev permanganat").
Kao rezultat cijepanja ne nastaje samo kisik, već i kalijum manganat (K2MnO4) , također kao mangan dioksid (MnO 2).
jednačina reakcije razlaganja
Svaka hemijska jednadžba se sastoji od dva dijela: lijevog i desnog. U prvom od njih se snimaju jedinjenja koja reaguju, a u drugoj produkti reakcije. Između njih je obično postavljena strelica koja pokazuje udesno. Ponekad je to bilateralno, ako govorimo o reverzibilnom procesu. U nekim slučajevima je dozvoljeno zamijeniti ga znakom jednakosti (=).
Proces koji se razmatra, kao i druge vrste hemijskih procesa, ima svoju formulu. Šematski, jednadžba reakcije dekompozicije izgleda ovako: AB (t) → A+B.
Vrijedi zapamtiti da se velika većina takvih procesa odvija pod utjecajem topline. Da bi se to ukazalo, slovo t ili trokut se često stavlja iznad ili pored strelice. Međutim, ponekad, umjesto topline, razne tvari, zračenje, djeluju kao katalizatori.
U gornjoj formuli, AB je originalno kompleksno jedinjenje, A, B su nove supstance,nastala kao rezultat reakcije razgradnje.
Praktični primjeri takvog procesa su vrlo česti. Ova formula se može ilustrirati pomoću jednačine procesa opisane u prethodnom pasusu: 2KMnO4 (t) → K2MnO4 + MnO2 + O2↑.
Vrste reakcija razlaganja
U zavisnosti od vrste katalizatora (koji doprinosi cepanju složene supstance na jednostavnije), razlikuje se nekoliko tipova razlaganja.
- Biorazgradnja je raspadanje supstanci usled aktivnosti živih organizama (mikroorganizmi, gljive, alge). Jednostavnije rečeno, ovaj proces se može nazvati propadanjem. Zbog njega se proizvodi kvare. S jedne strane, to onemogućava njihovo dugotrajno skladištenje, as druge strane pomaže prirodi da iskoristi sve nepotrebno, obnavljajući tako ekosisteme.
- Radioliza - razlaganje jedinjenja izlaganjem njihovih molekula jonizujućem zračenju.
-
Termoliza je povećanje temperature kako bi se pokrenula reakcija razlaganja (primjeri takvih procesa mogu se naći u paragrafima 8-9).
Ova vrsta cijepanja ima podvrstu - pirolizu. Razlikuje se od konvencionalne termolize po tome što su, pored dejstva visoke temperature na molekule supstance, lišene i mogućnosti interakcije sa kiseonikom (O2).
- Solvoliza je razmjenska razgradnja između otopljene tvari i samog rastvarača. Ovisno o vrsti ovog posljednjeg, razlikuju se sljedeće vrste ovog procesa: hidroliza (voda), alkoliza (alkoholi), amonoliza (amonijak).
- Elektroliza - razlaganje molekula izlaganjem električnoj struji (primjer u sljedećem paragrafu).
H2O cijepanje
Kada smo se pozabavili teorijom u vezi sa reakcijom razlaganja, vredi razmotriti primere njene praktične implementacije. Pošto je H2O jedna od najpristupačnijih supstanci za hemijske eksperimente danas, vredi početi s njom.
Ova reakcija razlaganja vode naziva se i elektroliza i izgleda ovako: 2H2O (električna struja) → 2H2↑ + O 2↑.
Ova jednačina se dešifruje na sledeći način: pod uticajem električne struje na molekule vode, oni se cepaju i formiraju dva gasa - kiseonik i vodonik.
Vrijedi napomenuti da se ova metoda aktivno koristi na podmornicama za proizvodnju kisika. U savremenom svetu, zamenio je skuplji način dobijanja ove vitalne supstance iz natrijum peroksida (Na2O2), kroz njegovu interakciju sa ugljičnim dioksidom: Na2O2 + CO2↑ → Na2CO3 + O2↑.
Dugoročno, reakcija razgradnje vode može biti od velike važnosti za budućnost planete. Pošto je na ovaj način moguće proizvesti ne samo kiseonik, već i vodonik koji se koristi kao raketno gorivo. Razvoj u ovoj oblasti traje već dugi niz godina, ali glavni problem je potreba da se smanji količina energije za splitovanje.molekuli vode.
H2O2 cijepanje
Među ostalim primjerima reakcija raspadanja, vrijedi obratiti pažnju na stvaranje vode i kisika iz vodikovog peroksida (peroksida).
Izgleda ovako: N2O2 (t) → 2N2 O + O2↑.
Ovaj proces je takođe termički, jer da bi se pokrenuo, potrebno je da se početne supstance zagreju na temperaturu od 150 °C.
Iz tog razloga se vodikov peroksid (koji većina ljudi koristi za liječenje rana) ne pretvara u vodu u kućnim kutijama prve pomoći.
Međutim, vrijedi zapamtiti da se reakcija raspadanja vodikovog peroksida može dogoditi i na običnoj sobnoj temperaturi ako tvar dođe u kontakt sa spojevima kao što su kaustična soda (NaOH) ili mangan dioksid (MnO 2). Platina (Pt) i bakar (Cu) također mogu djelovati kao katalizatori.
Reakcija termičke razgradnje CaCO3
Još jedan zanimljiv primjer je razgradnja kalcijum karbonata. Ovaj proces se može napisati pomoću sljedeće jednačine: CaCO3 (t) → CaO + CO2 ↑.
Proizvod ove reakcije će biti živo vapno (kalcijum oksid) i ugljen dioksid.
Navedeni proces se aktivno koristi u industriji za proizvodnju ugljičnog dioksida. Slične reakcije se provode u specijalizovanim rudnicima, jer se razgradnja kalcijum karbonata dešava samo na temperaturama iznad 900 °C.
