1. Главная
  2. Реакции

Химические реакции: типы, признаки, примеры

Химическая реакция — это превращение одних веществ в другие: атомы исходных веществ перестраиваются и образуют новые вещества с другим составом и свойствами. Ядра атомов при этом не меняются, поэтому элементы сохраняются, а масса веществ до и после реакции одинакова. Химические реакции узнают по признакам (газ, осадок, смена цвета, запах, тепло и свет), делят на типы — соединения, разложения, замещения, обмена — и записывают уравнениями. Ниже — обзор всех тем раздела, примеры реакций в жизни и каталог из 342 реакций, у каждой из которых есть своя страница.

Что такое химическая реакция

Вещества состоят из атомов, молекул или ионов. В ходе реакции одни химические связи разрываются, другие образуются. Если нагреть медную пластинку на воздухе, она покроется чёрным налётом: атомы меди соединились с атомами кислорода — 2Cu + O₂ → 2CuO. Был блестящий красный металл и бесцветный газ, получилось чёрное вещество с совсем другими свойствами.

Вещества, которые вступают в реакцию, называют исходными веществами (реагентами), а те, что образуются, — продуктами реакции. Главное отличие химического явления от физического — появление нового вещества. Лёд тает, но вода остаётся водой: это физическое явление. Железо ржавеет, и вместо металла образуется гидроксид железа(III): это химическое явление. Как отличить одно от другого опытом, рассказано на странице «Признаки химических реакций».

В химических реакциях одни элементы не превращаются в другие. Это происходит только в ядерных реакциях, их изучает физика.

Признаки химических реакций

О том, что реакция прошла, говорят внешние изменения:

  • выделение газа — цинк в соляной кислоте покрывается пузырьками водорода;
  • выпадение осадка — при сливании растворов CuSO₄ и NaOH появляется голубой Cu(OH)₂;
  • изменение цвета — раствор FeCl₃ с роданидом калия становится кроваво-красным;
  • появление запаха — при нагревании хлорида аммония со щёлочью чувствуется аммиак;
  • выделение или поглощение теплоты, появление света — горение магния даёт ослепительную белую вспышку.

Один признак ещё не доказательство: пузырьки появляются и при кипении воды. Поэтому химики проверяют, что получилось новое вещество, — например, подносят к собранному газу лучину. Все признаки с опытами разобраны на странице признаки химических реакций.

Типы химических реакций: таблица

В 8 классе реакции делят на четыре типа по числу и составу исходных веществ и продуктов:

Тип реакцииОбщая схемаПример
СоединенияA + B → ABCaO + H₂O → Ca(OH)₂
РазложенияAB → A + B2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑
ЗамещенияA + BC → AC + BFe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu
ОбменаAB + CD → AD + CBNaOH + HCl → NaCl + H₂O

Часть реакций — горение сложных веществ, окислительно-восстановительные реакции с участием среды, комплексообразование — в эти четыре типа не укладывается; в каталоге они собраны в группу «Другого типа». К тому же это не единственная классификация. Реакции различают по тепловому эффекту (экзо- и эндотермические), по обратимости, по изменению степеней окисления, по участию катализатора и по агрегатному состоянию веществ. Все классы химических реакций с определениями и примерами — на странице «Типы химических реакций».

Условия протекания химических реакций

Чтобы реакция началась, частицы веществ должны столкнуться, а столкновение — оказаться достаточно энергичным. Отсюда главные условия:

  • соприкосновение веществ. Твёрдые вещества измельчают или растворяют: в растворе ионы встречаются гораздо чаще, чем частицы двух порошков;
  • нагревание. Одним реакциям тепло нужно только для начала: подожжённый метан дальше горит сам. Другим — всё время: известняк разлагается, только пока его прокаливают, — CaCO₃ → CaO + CO₂↑ при нагревании;
  • катализатор — вещество, которое ускоряет реакцию и само не расходуется. С MnO₂ пероксид водорода разлагается за секунды;
  • свет или электрический ток. Смесь водорода с хлором взрывается на ярком свету, а вода разлагается на водород и кислород при пропускании тока.

Как температура, концентрация и площадь поверхности влияют на быстроту превращения, разобрано на странице «Скорость химической реакции».

Уравнения химических реакций

Реакцию записывают уравнением: слева — формулы исходных веществ, справа — продукты, между ними стрелка. Коэффициенты перед формулами уравнивают число атомов: по закону сохранения массы атомы не исчезают и не появляются. Например, в 2Al + 3S → Al₂S₃ слева и справа по 2 атома алюминия и по 3 атома серы.

Скорость, равновесие и тепловой эффект реакции

В 9 и 11 классе реакции изучают глубже: не только «что получится», но и «как быстро», «до какого предела» и «сколько энергии выделится».

  • Скорость химической реакции зависит от природы веществ, концентрации, температуры, площади соприкосновения и катализатора. Магний с соляной кислотой реагирует бурно, железо — медленно.
  • Химическое равновесие устанавливается в обратимых реакциях, например при синтезе аммиака N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃. Его смещают давлением, температурой и концентрацией.
  • Тепловой эффект реакции показывает, сколько теплоты выделяется или поглощается. Горение — экзотермические реакции, разложение известняка — эндотермическая.

Реакции в растворах: диссоциация, ионный обмен, гидролиз

Большинство школьных опытов идёт в водных растворах. Кислоты, щёлочи и соли в воде распадаются на ионы — это электролитическая диссоциация. Поэтому реакции между растворами на самом деле идут между ионами и записываются ионными уравнениями: слить растворы BaCl₂ и Na₂SO₄ — значит свести ионы Ba²⁺ и SO₄²⁻, которые дают белый осадок BaSO₄.

Соли могут реагировать и с самой водой. Раствор соды Na₂CO₃ имеет щелочную среду, и фенолфталеин в нём становится малиновым — это легко проверить в свободном режиме лаборатории. Такое взаимодействие называют гидролизом солей; это тема 9 и 11 класса и частый вопрос ЕГЭ.

Примеры химических реакций в жизни

Химические реакции идут вокруг нас и внутри нас каждую секунду:

В справочнике такие реакции отмечены меткой «В природе и быту» — несколько из них ниже.

Реакции в природе и быту

Химические реакции в 8 и 9 классе

В 8 классе знакомятся с признаками и типами реакций, учатся составлять уравнения и расставлять коэффициенты, изучают реакции оксидов, кислот, оснований и солей. В 9 классе добавляются классификация по нескольким признакам, скорость и равновесие, электролитическая диссоциация, ионные уравнения и ОВР — всё это нужно на ОГЭ. В 10–11 классе изучают органические реакции, гидролиз, электролиз и готовятся к ЕГЭ.

Удобный порядок изучения: признаки → типы → уравнения и коэффициенты → свойства классов веществ (оксидов, кислот, оснований, солей, металлов) → ионные уравнения → ОВР → цепочки превращений. Реакции металлов разобраны и в уроках: реакции с неметаллами, с кислотами, с солями.

У каждой реакции — своя страница

В справочнике 342 реакции неорганической и органической химии, и у каждой есть отдельная страница. На ней:

  • уравнение с коэффициентами и балансом атомов по каждому элементу;
  • условия: нагревание, катализатор, концентрация кислоты, свет или ток;
  • признаки — что видно в пробирке: газ, осадок, окраска, вспышка;
  • «микромир» — рисунок атомов до и после реакции: видно, что атомов каждого вида столько же, просто они соединены по-другому;
  • тип реакции — соединения, разложения, замещения или обмена.

Например, страница Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑ показывает, как цинк вытесняет водород из кислоты, а CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ — как получается голубой осадок гидроксида меди(II). Любое уравнение в текстах сайта, которое есть в справочнике, тоже ведёт на страницу своей реакции.

Все реакции справочника

Каталог ниже собирает все реакции справочника. Найдите реакцию по веществу или формуле, отфильтруйте по типу или метке (ОВР, качественные, нейтрализация, органические) и откройте любую, чтобы увидеть уравнение, условия и атомы до и после превращения. Для тренировки закройте правую часть уравнения и попробуйте сами предсказать продукты по исходным веществам.

Такой реакции в справочнике пока нет.

Проведите опыт онлайн

Эти опыты есть в виртуальной лаборатории: запустите прямо здесь или откройте на весь экран.

Получение водорода

Металл в кислоте, сбор газа над водой в пробирку и проба горящей лучиной — хлопок.

Открыть в лаборатории

Углекислый газ

Мрамор или сода с кислотой: углекислый газ гасит горящую лучину.

Открыть в лаборатории

Ионы меди(II)

Щёлочь к раствору медного купороса — голубой осадок гидроксида меди(II).

Открыть в лаборатории

Нейтрализация

Щёлочь с фенолфталеином титруют кислотой, пока малиновая окраска не исчезнет.

Открыть в лаборатории

Железо и медный купорос

Железо в растворе медного купороса покрывается красной медью.

Открыть в лаборатории

Получение кислорода

Пероксид водорода с катализатором MnO₂: кислород зажигает тлеющую лучину.

Открыть в лаборатории

Читайте также

Частые вопросы

Что такое химическая реакция простыми словами?

Это процесс, в котором из одних веществ получаются другие, с новым составом и свойствами. Атомы при этом не исчезают и не появляются — они только соединяются по-другому. Например, при горении метана из метана и кислорода получаются углекислый газ и вода.

Какие типы химических реакций изучают в школе?

По числу и составу веществ — реакции соединения, разложения, замещения и обмена (8 класс). В 9 и 11 классе добавляют классификацию по тепловому эффекту, обратимости, изменению степеней окисления, участию катализатора и агрегатному состоянию веществ.

Какие химические реакции можно увидеть дома?

Горение газа на плите, гашение соды уксусом, образование накипи в чайнике, ржавление железа, потемнение серебра, скисание молока, подъём дрожжевого теста. Во всех этих случаях образуются новые вещества.

Почему масса веществ при реакции не меняется?

Потому что атомы в реакции не возникают и не исчезают, а только перегруппировываются. Сколько атомов каждого элемента было в исходных веществах, столько же оказывается в продуктах. Это закон сохранения массы веществ, на нём основана расстановка коэффициентов.

Где посмотреть уравнение конкретной реакции?

В каталоге «Все реакции справочника» на этой странице: найдите реакцию по веществу или формуле и откройте её. На странице реакции есть уравнение с коэффициентами, условия, признаки и рисунок атомов до и после реакции.