اطلاعات مهم درباره‌‏ی انواع مختلف واکنش‌‏های شیمیایی

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.