ҚАЙТЫМДЫ РЕАКЦИЯ – әрекеттесуші жүйеде қарама-қарсы екі бағытта өтетін, жылдамдықтары тең, химиялық тепе-теңдік күйдегі реакция. Реакцияның қайтымдылығын көрсету үшін теңдік белгісінің орнына қарама-қарсы бағытталған екі тілше (стрелка) қойылады. Солдан оңға қарай жүретін реакцияны тура, ал оңнан солға қарай жүретін реакцияны кері реакция деп атайды. Мыс.: 3H2+N22NH3; H2+І22HІ; Cl2+H2OHCl+ +HClO, т.б. Реакцияның қайтымды немесе қайтымсыз екендігін анықтау үшін тепе-теңдікке жеткен жүйенің құрамына сапалық талдау жасайды. Егер жүйеден өнімдермен қатар бастапқы реагенттер де табылатын болса, онда реакцияның қайтымды болғаны. Қайтымды реакция соңына дейін, яғни, реагенттер түгел таусылатындай жағдайға жетіп үлгермейді. Реакция өнімдерінің концентрациясы артқан сайын әрекеттесуші массалар заңы бойынша кері реакцияның жылдамдығы жоғарылай бастайды. Бір кезде тура реакция мен кері реакцияның жылдамдықтары теңеліп, жүйеде жылжымалы тепе-теңдік орнайды. Әрекеттесуші заттардың концентрацияларын, қысымды немесе темп-раны өзгерту арқылы жүйеде орнаған тепе-теңдікті қалаған жаққа ығыстыруға болады.
Химиялық реакциялар — заттардың өзара әрекеттесуі нәтижесінде олардың химиялық құрамы мен құрылысы өзгеріп, басқа заттарға айналуы.
Химиялық реакциялар масса сақталу заңы мен эквивалент заңына негізделген. Химиялық реакциялардың ядролық реакциялардан айырмашылығы — реакция кезінде әрекеттесетін заттар құрамындағы химиялық элементтер мен олардың атомдарының жалпы санының өзгермейтіндігінде. Химиялық реакциялар химиялық теңдеулер арқылы өрнектеледі. Химиялық процесте тура реакциямен қатар бастапқы заттар қайта түзілетін кері реакция жүреді. Қайтымды реакцияда тура реакция мен кері реакцияның жылдамдықтары теңескенде жүйеде химиялық тепе-теңдік орнайды, бірақ кері процесс баяу жүретіндіктен көптеген химиялық реакциялар қайтымсыз, яғни аяғына дейін жүреді.
Реакция кезінде заттар санының өзгеруіне қарай химиялық реакциялар
айырылу
қосылу
орын басу
алмасу
изомерлену
болып бөлінеді.
Айырылу реакциясында бір зат екі немесе одан да көп затқа айналады; мысалы: 2HgO=2Hg+O2.
Орын басу реакциясында бастапқы жай және күрделі заттардан жаңа жай не күрделі зат түзіледі; мысалы: Zn+H2SO4=ZnSO4+H2.
Алмасу реакциясында екі күрделі зат құрам бөліктерімен алмасады; мысалы: BaCl2+H2SO4= =BaSO4+2HCl.
Изомерлену кезінде молекула құрамындағы атомдар орындарын алмастырып, заттың жаңа изомері түзіледі.
Элементтерде тотығу дәрежесі өзгеретін реакциялар тотығу — тотықсыздану реакцияларына жатады. Химиялық реакциялардың экзотермиялық реакция, эндотермиялық реакция деген түрлері де бар. Реакцияға қатысатын заттардың агрегаттық күйіне қарай гомогенді (заттардың агрегаттық күйлері бірдей), гетерогенді (заттардың агрегаттық күйлері әр түрлі) реакциялар болады. Гомогенді және гетерогенді реакциялар құрылысына қарай жай және күрделі болуы мүмкін. Егер жүйеде бір ғана қайтымсыз реакция жүретін болса, ондай реакция жай реакция деп аталады. Күрделі реакциялар бірнеше жай реакциялардан тұрады. Күрделі реакцияларға қайтымды, параллель, сатылы, тізбекті және катализатор қатысымен жүретін катализдік реакциялар жатады. Реакцияны жүргізуде қолданылатын энергия түріне байланысты Х. р.: термиялық, электрхимиялық, фотохимиялық, плазмахимиялық, т.б. топтарға бөлінеді.
Табиғатта және лабораторияда жүретін барлық химиялық жүретін қарапайым реакцияларға аллотроптық түр өзгеруі мен изомерлену құбылыстар химиялық реакцияларға жатады. Оларға ортақ белгі: заттардың бір-біріне айналуы, яғни бастапқы заттардағы (реагенттердегі) бұрынғы химиялық байланыстардың үзіліп, соңғы заттардағы (өнімдердегі) жаңа байланыстардың түзілуі. Демек, кез келген химиялық реакция жүру үшін оған қатысатын реагенттер бөлшектерінің (атомдардың, молекулалардың) әрекеттесуге жетерлік энергиясы болуы шарт.
Ең қарапайым реакцияларда заттың сапалық құрамы өзгермей сақталады. Оған химиялық элементтердің, жай заттардың аллотроптық түр өзгерісін мысалға алуға болады:
С(графит){\displaystyle \rightleftarrows }{\displaystyle \rightleftarrows }С(алмаз)
3O2(оттек){\displaystyle \rightleftarrows }{\displaystyle \rightleftarrows }2О3(озон)
Мұндай реакциялар органикалық химияда жиі кездеседі, оларды изомерлену реакциялары деп атайды.
Неміс химигі Ф. Велер ашқан бейорганикалық зат — аммоний цианатының органикалық зат — карбамидке айналуы да изомерленудің бір түрі
Әрекеттесетін заттардың химиялық құрамы өзгере жүретін реакцияларды оларға тән белгілеріне қарай төртке бөліп жіктейді.
Атом – це електронейтральна частинка, що складається із позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів. Атом зберігає властивості хімічного елемента.
Центральною частинкою атома є позитивно заряджене ядро, в якому зосереджена основна його маса. Заряд ядра атома дорівнює порядковому номеру елемента в періодичній системі, а кількість електронів чисельно дорівнює заряду ядра.
Сучасні уявлення про будову атома ґрунтуються на теоретичних засадах квантової механіки та теорії ймовірностей.
Частина простору навколо ядра, у якому знаходження електрона є найбільш ймовірним називається атомною орбіталлю. Сукупність атомних орбіталей одного енергетичного рівня утворює електронний шар (оболонку). Енергетичний стан електрона у атомі описується 4 квантовими числами: n, l, ml, ms.
Головне квантове число “n” – характеризує рівень енергії у полі ядра і відстань цього рівня від ядра. Співпадає з номером періоду, тобто енергетичного рівня. Приймає значення: n = 1,2,3
Побічне, орбітальне або азимутальне число “l” – визначає енергію енергетичного підрівня, характеризує форму орбіталі. Приймає значення від 0 до (n-1):
l = 0 1 2 3 4
s p d f q
Магнітне квантове число “ml” – характеризує просторове розміщення орбіталей відносно магнітної осі атома. Приймає значення: від +1 через 0 до –1.
Спінове квантове число “ms” – характеризує рух електрона навколо власної осі. Воно має два значення: +1/2, -1/2 ↑.
Розміщення електронів на енергетичних рівнях і підрівнях називається електронною конфігурацією. Запис електронних конфігурацій здійснюють таким чином: вказують значення головного квантового числа, потім – літерами s, p, d, f – значення орбітального квантового числа, а зверху справа над літерою – число електронів на даному підрівні. Наприклад, запис 2р4 означає, що на другому енергетичному рівні на р-підрівні знаходиться чотири електрони. Послідовність заповнення електронами орбіталей різних енергетичних рівнів можна уявити наступним чином:
1 s2 2s2 2p6 3s2 Зр6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d1 4f14 5d1+9 6p6 7s2 6d1 5f14 6d1+9.
Важливе значення мають валентні електрони, які приймають участь в утворенні хімічних зв'язків.
Валентними електронами можуть бути:
– s-електрони зовнішнього (останнього) рівня – для лужних та лужноземельних металів;
– s- і р-електрони останнього рівня, що заповнюється – для елементів головних підгруп І – VII груп;
– s-електрони останнього та d-електрони передостаннього енергетичного рівня, який заповнюється – для d-металів (елементів побічних підгруп І – VII груп).
Наприклад, для елемента з порядковим номером № 13 електронна формула якого 1s22s22p63s23р1, валентними є електрони зовнішнього рівня 3s23р1. Для елемента з порядковим номером № 26 електронну формула 1s22s22p63s23р64s23d6, валентними будуть 4s2 електрони останнього та 3d6 передостаннього.
За валентними електронами атома даного елемента, можна визначити:
1) період, в якому розміщений елемент – за найбільшим значенням головного квантового числа, наприклад, 5s24d2 – це елемент 5-го періоду;
2) групу (за сумарною кількістю валентних електронів);
3) родину елемента (s, р, d, f) – за тим рівнем, який заповнюється;
4) метал чи неметал – до металів належать всі s-елементи (крім Н, Не), d-, f-елементи та р1-елементи (ІІІ-А група, крім бору); до неметалів належать решта р-елементів; виділяють також металоїди – елементи, які за фізичними властивостями наближаються до металів, а за хімічними – до неметалів, так за класифікацією українського хіміка А.М. Голуба сюди належать елементи IV A – VI A-груп 5-6 періодів: Sn, Sb, Te, Pb, Bi, Po;
5) вищий ступінь окиснення – за номером групи або кількістю валентних електронів);
6) формулу вищого оксиду та гідроксиду, який йому відповідає, а також їх характер визначають за вищим ступенем окиснення:
