Що таке реакція розкладання в хімії? Приклади реакції розкладання

Реакції розкладу грають велику роль в життіпланети. Адже саме вони сприяють знищенню відходів життєдіяльності всіх біологічних організмів. Крім того, цей процес щодня допомагає людському тілу засвоювати різні складні з'єднання шляхом розщеплення їх на прості (катаболізм). Крім усього перерахованого, дана реакція сприяє утворенню простих органічних і неорганічних речовин вважається складною. Давайте дізнаємося більше про цей процес, а також розглянемо практичні приклади хімічної реакції розкладання.

Що називається реакціями в хімії, які види їх бувають і від чого вони залежать

Перш ніж вивчити інформацію про розкладанні, вартодізнатися про хімічні процеси в цілому. Під цією назвою мається на увазі здатність молекул одних речовин взаємодіяти з іншими і утворювати таким способом нові сполуки.

Наприклад, якщо між собою провзаимодействуеткисень і дві молекули водню, в результаті вийде дві молекули оксиду гідрогену, який ми всі знаємо під назвою вода. Даний процес можна записати за допомогою такого хімічного рівняння: 2Н₂↑ + Про₂↑ → 2Н₂О.

Хоча існують різні критерії, за якимирозрізняють хімічні реакції (тепловий ефект, каталізатори, наявність / відсутність кордонів розділу фаз, зміна ступенів окислення реагентів, оборотність / незворотність), найчастіше їх класифікують за типом перетворення взаємодіючих речовин.

Таким чином, виділяється чотири види хімічних процесів.

• З'єднання.
• Розкладання.
• Обмін.
• Заміщення.

Всі перераховані вище реакції графічно записуються за допомогою рівнянь. Загальна їх схема виглядає таким чином: А → Б.

У лівій частині цієї формули знаходяться вихідніреагенти, а в правій - речовини, що утворюються внаслідок реакції. Як правило, для її початку необхідно вплив температурою, електрикою або використання каталізують добавок. Їх наявність також має вказуватися в хімічному рівнянні.

Що таке реакція розкладання (розщеплення)

Для цього виду хімічного процесу характерне утворення двох і більше нових з'єднань з молекул однієї речовини.

Говорячи більш простою мовою, реакцію розкладанняможна порівняти з будиночком з конструктора. Вирішивши побудувати машинку і кораблик, дитина розбирає початкове будова і з його деталей споруджує бажане. При цьому структура самих елементів конструктора не змінюється, так само як це відбувається з атомами речовини, що бере участь в розщепленні.

Як виглядає рівняння розглянутої реакції

Незважаючи на те, що на роз'єднання складногоречовини на більш прості складові здатні сотні сполук, всі подібні процеси відбуваються за одним принципом. Зобразити його можна за допомогою схематичної формули: АБВ → А + Б + В.

У ній АБВ - це початкова з'єднання, яке зазнало розщепленню. А, Б і В - це речовини, утворені з атомів АБВ в процесі реакції розкладання.

Види реакцій розщеплення

Як вже було сказано вище, щоб почати якийсьхімічний процес, часто необхідно надати певним чином впливати на реагенти. Залежно від типу подібної стимуляції, виділяють кілька видів розкладання:

• Біорасщепленіе (біологічне розкладання). Його суть - в розпаді більш складних з'єднань на прості під впливом живих організмів (мікроорганізмів). Ілюстрацією цього процесу може бути гниття або розкладання сміття.
• термолизом називається розщеплення речовин під впливомвисоких температур. У цього виду є підвид - піроліз. При реакції розкладання такого виду для її проведення речовини не тільки підігрівають, а й позбавляють доступу кисню та інших окислювачів до них.
  
  
• електролізом іменується розщеплення з'єднань за допомогою електричного струму.
  
  
• радіоліз - розпад речовини під впливом іонізуючого випромінювання. До речі, цей процес активно використовується в променевій терапії.
  
  
• сольволізу - дану реакцію можна вважати рубіжної міжрозкладанням і обміном (АБ + ВГ → АГ + БВ). Хоча вона і призводить до розщеплення складних сполук на прості під впливом розчинника, але при цьому вивільнені атоми вихідного реагенту взаємодіють не тільки між собою, а й з каталізатором. Залежно від його сутності виділяються три підвиди сольволізу: алкоголиз (спирти - ROH), гідроліз (вода - Н₂О) і аммоноліз (аміак - NH₃).

Реакція розкладання перманганату калію (KMnO4)

Розібравшись з теорією, варто розглянути практичні приклади процесу розщеплення речовин.

Першим з них стане розпад KMnO₄ (В народі іменується марганцівкою) внаслідок нагрівання. Рівняння реакції розкладання перманганату калію виглядає таким чином: 2KMnO₄ (T 200 ° С) → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑.

З представленої хімічної формули видно, щодля активації процесу необхідно нагріти вихідний реагент до 200 градусів за Цельсієм. Для кращого протікання реакції марганцівку поміщають в вакуумний посудину. З цього можна зробити висновок, що даний процес є пиролизом.

У лабораторіях і на виробництві він проводиться для отримання чистого і контрольованого кисню.

Термолиз хлората калію (KClO3)

Реакція розкладання бертолетової солі - це ще один приклад класичного термолиза в чистому вигляді.

Проходить згадуваний процес в два етапи і виглядає таким чином:

• 2 KClO₃ (T 400 ° С) → 3KClO₄ + KCl.
• KClO₄ (T від 550 ° С) → KCl + 2О2

Також термолиз хлората калію можна провести і принижчих температурах (до 200 ° С) в один етап, але для цього потрібно, щоб в реакції взяли участь каталізують речовини - оксиди різних металів (купрум, ферум, манган і т. п.).

Рівняння такого роду буде виглядати таким чином: 2KClO₃ (T 150 ° С, MnO₂) → KCl + 2О₂.

Як і перманганат калію, бертолетової сіль використовується в лабораторіях і промисловості для отримання чистого кисню.

Електроліз і радіоліз води (Н20)

Ще одним цікавим практичним прикладом даної реакції буде розкладання води. Його можна зробити двома способами:

• Під впливом на оксид гідрогену електричного струму: Н₂Про → Н₂↑ + Про₂↑. Розглянутий спосіб отримання кисню використовують підводники на своїх субмаринах. Також в майбутньому його планують вживати для отримання водню в великих кількостях. Головною перешкодою для цього сьогодні є величезні енергетичні витрати, необхідні для стимуляції реакції. Коли буде знайдено спосіб їх мінімізувати, електроліз води стане основним способом виробництва не тільки водню, але і кисню.
• Розщепити воду можна і при впливі на неї альфа-випромінюванням: Н₂Про → Н₂Про⁺+ е^-. В результаті цього молекула оксиду гідрогену втрачає один електрон, іонізуючи. У такому вигляді Н2О⁺ знову вступає в реакцію з іншими нейтральними молекулами води, утворюючи високореактивний гідроксид-радикал: Н2О + Н2О⁺→ Н2О + ОН. Втрачений електрон, в свою чергу, також паралельно реагує з нейтральними молекулами оксиду гідрогену, сприяючи їх розпаду на радикали Н та ОН: Н₂Про + е^-→ Н + ОН.

Розщеплення алканів: метан

Розглядаючи різні способи роз'єднання складних речовин, варто приділити особливу увагу реакції розкладання алканів.

Під цією назвою ховаються граничні вуглеводні із загальною формулою С_ХН_{2 Х + 2.} У молекулах розглянутих речовин всі атоми карбону сполучені одинарними зв'язками.

Представники цього ряду зустрічаються в природі у всіх трьох агрегатних станах (газ, рідина, тверде тіло).

Все алкани (реакція розкладання представників цього ряду - нижче) легший за воду і не розчиняються в ній. При цьому вони самі є відмінними розчинниками для інших з'єднань.

Серед основних хімічних властивостей таких речовин(Горіння, заміщення, галогенирование, дегидрирование) - і здатність розщеплюватися. Однак цей процес може відбуватися як повністю, так і частково.

Вищезазначене властивість можна розглянути на прикладі реакції розкладання метану (перший член алканових ряду). Цей термолиз відбувається при 1000 ° С: СН₄↑ → З + 2Н₂↑_.

Однак якщо проводити реакцію розкладання метану при більш високій температурі (1500 ° С), а потім різко знизити її, цей газ розщепиться в повному обсязі, утворюючи етилен і водень: 2СН₄↑ → C₂H₄↑ + 3H₂↑.

розкладання етану

Другий член розглянутого алканових ряду - це С₂Н₄ (Етан). Реакція розкладання його відбувається також під впливом високої температури (50 ° С) і при повній відсутності кисню або інших окислювачів. Виглядає вона наступним чином: C₂H₆↑ → C₂H₄↑ + H₂↑_.

Представлене вище рівняння реакції розкладанняетану до водню і етилену можна вважати пиролизом в чистому вигляді. Справа в тому, що даний процес відбувається з присутністю каталізатора (наприклад, металу нікелю Ni або водяної пари), а це суперечить визначенню піролізу. Тому про подане вище прикладі розщеплення коректно говорити як про процес розкладання, що відбувається при піролізі.

Варто зазначити, що розглянута реакція в промисловості широко використовується для отримання самого виробленого органічного з'єднання в світі - газу етилену. Однак через вибухонебезпечності C₂H₆ частіше цей найпростіший алкен синтезують з інших речовин.

Розглянувши визначення, рівняння, види ірізні приклади реакції розкладання, можна зробити висновок, що вона грає дуже велику роль не тільки для людського організму і природи, а й для промисловості. Також з її допомогою в лабораторіях вдається синтезувати багато корисних речовин, що допомагає вченим проводити важливих хімічні дослідження.