مترجم: سهیلا حاجیزاده
منبع:راسخون
منبع:راسخون
یک واکنش شیمیایی، هرگونه تغییر غیر قابل برگشت در ترکیب اولیهی یک ماده به منظور تشکیل یک محصول شیمیایی کاملا متفاوت میباشد. روند تشکیل این محصولات توسط واکنشدهندهها یک پدیدهی شگفت انگیز و جذاب میباشد. در اینجا برخی از اطلاعات جالب دربارهی انواع واکنشهای شیمیایی را بیان میکنیم.
معادلات شیمیایی به منظور توصیف یک تحول شیمیایی ذرات بنیادی که در طول یک واکنش اتفاق میافتد، مورد استفاده قرار میگیرد، و با استفاده از نمادهای شیمیایی شرح داده میشود. یک واکنش شیمیایی تحت شرایط مساعد مانند فشار، غلظت و دمای مناسب اتفاق میافتد. در هر لحظه، ممکن است هزاران واکنش شیمیایی در اطراف ما رخ دهد. برخی از واکنشها سریع و خود به خودی هستند و به صورت آنی رخ میدهند. برخی دیگر از واکنشها غیر خود به خودی بوده و نیاز به یک کاتالیزور یا منبع انرژی خارجی (مانند گرما؛ نور و غیره) به منظور ادامهی بیشتر واکنش دارند.
در درجه ی اول، واکنشها میتوانند گرمازا باشند (که در آنها انرژی آزاد میشود) یا گرماگیر (که در آنها انرژی جذب میگردد). واکنشها میتوانند تحت دو شاخهی متفاوت از شیمی، یعنی شیمی آلی و شیمی معدنی مورد مطالعه قرار گیرند. این مقاله شامل انواع واکنشهای مربوط به هر دو رشته میباشد.
واکنشها در شیمی معدنی
همهی اتفاقات و فرایندهای شیمیایی که شامل ترکیبات معدنی و عناصر شیمیایی میباشند، در این دسته قرار می‌گیرند. واکنشهای این عناصر، ترکیبات آنها، تجزیهی ترکیبات و غیره به شش نوع اصلی از واکنشهای شیمیایی طبقه بندی میشوند.
واکنش سنتز یا ترکیب
2H2 + O2 ➜ 2H2O
P4 + 3O2 ➜ 2P2O3
در این واکنش، دو یا تعداد بیشتری مادهی ساده (واکنشدهندهها) به منظور تولید یک مادهی پیچیدهتر با هم ترکیب میشوند. برای مثال، گاز هیدروژن با اکسیژن به منظور تولید یک محصول پیچیدهتر یعنی آب، با هم ترکیب میشوند. به همین ترتیب، فسفر و اکسیژن به منظور تشکیل تری اکسید فسفر با هم ترکیب میشوند.
واکنش تجزیه
2H2O ➜ 2H2+ O2
CaCO3 ➜ CaO + CO2
در اینجا یک ماده به مواد ساده شکسته شده و یک واکنشدهنده دو یا چند محصول را تولید میکند. برای مثال، یک مولکول آب میتواند به هیدروژن و اکسیژن شکسته شود. به طور مشابه، کلسیم کربنات به کلسیم اکسید و دی اکسید کربن شکسته میشود.
واکنش جانشینی یگانه
Zn + 2HCL ➜ ZnCl2 + H2
Pb + FeSO4 ➜ PbSO4 + Fe
یک عنصر با فعالیت کم توسط یک عنصر فعالتر موجود در ترکیب جایگزین میگردد. دو واکنشدهنده دو محصول را تولید می‌کنند. برای مثال، هنگامی که عنصرروی با هیدروکلریک اسید واکنش میدهد، مولکول هیدروژن توسط روی به منظور تشکیل کلرید روی جایگزین میگردد. همچنین سرب در سولفات آهن به منظور تشکیل سرب سولفات جایگزین میگردد.
واکنش جانشینی دوگانه
AgNO3 + NaCl ➜ AgCl + NaNO3
BaCl2 + MgSO4 ➜ BaSO4 + MgCl2
کاتیونها و آنیونهای دو مادهی مختلف به منظور تولید دو ترکیب کاملا متفاوت مکان خود را تغییر میدهند. برای مثال، هنگامی که نقره نیترات با سدیم کلرید واکنش میدهد، سدیم و نقره مکان خود را تغییر داده و یک سدیم نیترات و کلرید نقره را تشکیل میدهند. همچنین، باریم از باریم کلرید و منیزیم در منیزیم سولفات به ترتیب به منظور تشکیل باریم سولفات و منیزیم کلرید جایگزین همدیگر میشوند.
واکنش احتراق
C3H8 + 5O2 ➜ 3CO2 + 4H2O
CH3COOH + 2O2 ➜ 2CO2 + 2H2O
یک هیدروکربن در حضور اکسیژن به منظور تشکیل دی اکسید کربن (در احتراق کامل) یا کربن مونوکسید (در احتراق جزئی به واسطهی مقدار محدود اکسیژن) میسوزد. احتراق یک واکنش گرمازا بوده که تولید گرما و نور میکند. سوختن پروپان و استیک اسید تولید آب کرده و دی اکسید کربن آزاد میگردد.
واکنش اسید - باز
HBr + NaOH ➜ NaBr + H2O
HNO3 + Mg(OH)2 ➜ 2H2O + Mg(NO3)2
این یک نوع خاص از واکنش جابجایی دوگانه بوده که توسط واکنش بین یک اسید و یک باز مشخص میشود. یون هیدروژن در اسید با یون هیدروکسید موجود در باز واکنش داده و منجر به تشکیل آب میگردد. به طور کلی، محصولات نهایی این واکنش آب و برخی نمکهای یونی میباشد. برای مثال، هیدروبرومیک اسید با سدیم هیدروکسید به منظور تشکیل آب و سدیم برمید واکنش میدهد. اسید نیتریک و منیزیم هیدروکسید به منظور تشکیل آب و منیزیم نیترات واکنش میدهند.
واکنش ردوکس
C6H12O6 + 6 O2 ➜ 6 CO2 + 6 H2O
4Fe (s) + 3O2(g) ➜ 2Fe2O3
این واکنشها شامل تغییر در حالت اکسیداسیوت واکنشدهندهها میباشد. ردوکس یک فرم کوتاه از واکنشهای اکسیداسیون – احیاء میباشد. برای دادن یک اتم، یون یا مولکول، بسته به واکنش اکسیداسیون و احیاء دلالت بر هر یک از انتقالات زیر دارد:
اکسیداسیون: از دست دادن الکترون یا هیدروژن، یا به دست آوردن اکسیژن یا افزایش در حالت اکسیداسیون.
احیاء: به دست آوردن الکترون یا هیدروژن، یا از دست دادن اکسیژن یا کاهش در حالت اکسیداسیون.
واکنشهای ردوکس در هر دوی شیمی آلی و معدنی رخ میدهد. شایعترین مثال از واکنش ردوکس تنفس سلولی میباشد که شامل اکسیداسیون گلوکز به دی اکسید کربن و کاهش اکسیژن به آب میباشد. هوازدگی مواد معدنی در طبیعت نیز یک مثال از واکنش ردوکس میباشد. آهن اکسید شده و اکسیژن به منظور تشکیل آهن اکسید کاهش مییابد.
واکنشها در شیمی آلی
شیمی آلی، مطالعهی خواص، مکانیزمها، واکنشها و ساختار مواد آلی یعنی ترکیباتی که حاوی اتمهای کربن در فرمهای متنوع هستند، میباشد. ترکیبات آلی ساختار اساسی زندگی بر روی کرهی زمین را تشکیل دادهاند و ساختارهای متنوعی دارند. آنها بسیار متنوع بوده، و از این رو واکنشهای این ترکیبات به طور گسترده به چهار دسته طبقهبندی میشوند:
واکنش افزایش
یک اتم یا گروهی از اتمها به یک مولکول افزوده میشوند. این واکنشها اکثرا شامل ترکیبات اشباع نشده (ترکیباتی که حاوی پیوند دوگانه یا یک پیوند سه گانه بین اتمها میباشد) مانند آلکنها، آلکینها یا کتونها میباشد.
واکنش حذف
واکنشهای حذف شامل حذف یک اتم یا گروهی از اتمها از یک مولکول میباشد. این فرایندی است که از طریق آن ترکیبات اشباع به ترکیبات اشباع نشده تبدیل میشوند. این کار معمولا از طریق واکنش اسیدها، بازها، فلزات یا گرما انجام میشود. واکنشهای حذف در تضاد با واکنشهای اضافه شدن میباشد.
واکنش جانشینی
این یک گروه از واکنشهای شیمیایی بوده که در آن یک اتم، یون یا گروهی از اتمها / یونها توسط گروه دیگر از یونها، اتمها و یا گروههای عاملی جایگزین میگردند. برای مثال، گروه آمین به منظور تشکیل استامید جایگزین کلر از استیل کلرید میشود. کلر در متان به منظور تشکیل کلرومتان جانشین هیدروژن میشود.
واکنش ایزومری شدن
این واکنش یک فرایند شیمیایی بوده که در آن یک ترکیب به یک فرم ایزومتریک بازآرایی میشود. ایزومرها ترکیباتی با وزن و ترکیب مولکولی یکسان بوده اما از نظر ساختار و پیکربندی متفاوت هستند.
واکنش فوتوشیمیایی
یک واکنش فوتوشیمیایی هنگامی که اتمها و مولکولها توسط جذب انرژی، در قالب نور تحریک میشوند، تشکیل میشوند، و انرژی توسط شکستن پیوندهای شمییایی آزاد میشود. فوتوشیمیایی در فرایندهای مهم زندگی ما مانند فتوسنتز، تشکیل ویتامین D در پوست و تبدیل اکسیژن به ازن در جو زمین نقش دارند.
واکنشهای بیوشیمیایی که فرایندهای متابولیک ما را تنظیم می‌کنند نیز یک نمونه از واکنشهای شیمیایی میباشند. در هر ثانیه مجموعهای بی پایان از واکنش های شمییایی در اطراف ما در حال وقوع میباشد، از این رو درک انواع واکنشهای شیمیایی دارای اهمیت فراوان میباشد.
