Zjawiska, podczas których zmieniają się w sposób trwały
wszystkie właściwości substancji, nazywamy reakcjami chemicznymi. Reakcją
chemiczną jest spalanie paliwa, z którego wtedy powstają gazy, a czasem i
popiół; reakcją chemiczną jest rdzewienie stali, powstawanie soli kuchennej z
połączenia sodu z chlorem itd. Reakcje chemiczne dzielimy na trzy zasadnicze
rodzaje: reakcję syntezy, reakcję analizy i reakcję wymiany.
Reakcja syntezy (budowy) powstaje wtedy, kiedy z dwóch
lub więcej ciał powstaje jedno nowe. Jeśli np. będziemy ogrzewać w probówce
mieszaninę siarki z opiłkami żelaznymi, to
jeśli stosunek ilości siarki do ilości żelaza będzie dobrany prawidłowo
— po pewnym czasie nie zauważymy ani siarki, ani żelaza, tylko nowe ciało zwane
siarczkiem żelaza, nie przypominające swymi własnościami ani siarki, ani
żelaza. Oznaczając poszczególne ciała wchodzące w skład reakcji syntezy przez
A, B, C itd., możemy symbolicznie przedstawić wzory reakcji syntezy, jak
następuje:
A+B=AB lub A+C=AC lub A+B+C=ABC itd.
Reakcja analizy (rozkładu) zachodzi wtedy, kiedy z
jednego związku chemicznego powstają dwa lub więcej nowych ciał o innych
własnościach, różniących się od siebie i od danego związku chemicznego.
Weźmy do probówki pewną ilość tlenku rtęci (ciała w
postaci czerwonawego proszku) i ogrzewajmy go nad palnikiem gazowym. Podczas
ogrzewania proszek początkowo ściemnieje, a wkrótce zobaczymy na ściankach
probówki srebrzyste kropelki. Jeśli przy tym wprowadzimy do probówki tlejącą
drzazgę, to zapali się ona jasnym płomieniem. Stąd wnioskujemy, że z jednego
ciała, a mianowicie z tlenku rtęci, powstały dwa nowe, a mianowicie: srebrzyste
kropelki rtęci i gaz zwany tlenem, który spowodował jasne rozpalenie się
drzazgi. Oczywiście ciało bardziej złożone można rozłożyć na odpowiednio
większą liczbę składników.
Symbolicznie przedstawiamy reakcję analizy za pomocą
wzorów
AB = A+B lub ABC = A+B+C itd.
Reakcja wymiany powstaje, jeśli w ciele złożonym jego
składniki wymieniają się jeden z drugim. Tak np. jeśli ciało proste A połączymy
z ciałem złożonym BC, to otrzymamy:
l)A+BC=AC+B
albo jeśli połączymy dwa ciała złożone AB i CD to
otrzymamy:
II) AB+CD = AC+BD itd.
Typ 1 symbolizuje reakcję wymiany pojedynczej, a typ 2 —
wymiany podwójnej.
Przykładem reakcji wymiany może być znany z praktyki
warsztatowej sposób przyrządzania tzw. cieczy do lutowania: do kwasu solnego
(ciało złożone) wrzucamy kawałki cynku (ciało proste). Ciecz zacznie się
burzyć, wydzielając gaz łatwo palny (wodór), a cynk będzie znikał. Cynk zatem wyparł
z kwasu solnego gaz, a wszedł na jego miejsce, tworząc nowe połączenie
chemiczne zwane chlorkiem cynku, który jest właśnie ową „cieczą do lutowania”.
Zachodzi pytanie, czy każde ciało proste lub złożone może
wymieniać składniki z innym ciałem? Otóż okazuje się, że nie. Są bowiem ciała,
które z jednymi łączą się łatwo, z innymi — trudniej, a jeszcze z innymi wcale
się nie łączą. Zależy to od własności ciał, zwanej powinowactwem chemicznym,
które może być silne, słabe, lub może go wcale nie być. Przy reakcji wymiany
składniki wymieniają się tak, żeby utworzyć nowe połączenie, w którym
wymieniane składniki będą w silniejszym powinowactwie chemicznym niż w
połączeniach poprzednich.
Aby reakcje chemiczne między ciałami mogły zachodzić,
muszą mieć miejsce określone warunki. Wiemy, że siarka i żelazo są w
powinowactwie chemicznym, ale związek chemiczny tych ciał powstał dopiero
wtedy, kiedy ich mieszaninę zaczęliśmy ogrzewać. Reakcja chemiczna wystąpiła,
więc dopiero w określonej temperaturze.
Reakcjom chemicznym towarzyszą zawsze pewne procesy
cieplne i możemy zaobserwować, że w pewnych reakcjach ciepło wydziela się na
zewnątrz, a w innych — ciepło jest pochłaniane z zewnątrz. Reakcje pierwszego
typu, a więc te, które wydzielają ciepło, nazywamy egzotermicznymi, reakcje zaś
drugiego rodzaju — endotermicznymi. Np. reakcje spalania ciał należą do reakcji
egzotermicznych, gdyż podczas ich przebiegu wydziela się ciepło. Tak samo
otrzymywanie siarczku żelaza z siarki i żelaza jest również reakcją
egzotermiczną, gdyż podczas tworzenia się tego związku wydziela się ciepło.
Pozornie reakcja ta wygląda na endotermiczną, ze względu na ogrzewa-. nie
mieszaniny, co miało jednak na celu tylko wytworzenie odpowiedniej temperatury,
przy której wystąpiło powinowactwo chemiczne między składnikami, a później
ciepło wydzielało się już na koszt przebiegającej reakcji.
Natomiast reakcja rozkładu czerwonego tlenku rtęci jest
reakcją endotermiczną, odbywa się ona bowiem na koszt ciepła dostarczonego z
zewnątrz i jeśli tylko dopływ ciepła przerwiemy — reakcja ustanie.
Wydzielanie, jak również pochłanianie ciepła podczas
reakcji chemicznych wskazuje na istnienie w substancjach ukrytej energii, która
wyzwala się podczas tych reakcji. Energia ta nazywa się energią chemiczną.
Energię chemiczną wyzyskuje się do ogrzewania, do napędu maszyn, w górnictwie
itd.
Komentarze
Prześlij komentarz