Phản ứng hóa học là gì? Phân loại, ví dụ

Phản ứng hóa học là gì? Phân loại, ví dụ

Định nghĩa

Phản ứng hóa học là phản ứng khi liên kết một hay nhiều hơn 2 nguyên tố thì các liên kết hóa học trong chất tham gia phản ứng thay đổi và tạo ra chất mới (sản phẩm). Quá trình này luôn kèm theo 1 sự thay đổi năng lượng và tuân theo định luật bảo toàn năng lượng. Phản ứng hóa học kết thúc khi có sự cân bằng phản ứng hóa học hay các chất tham gia phản ứng đã được chuyển đổi hoàn toàn.

Các loại phản ứng hóa học

Các tài liệu về phản ứng hóa học hiện nay phân loại nhiều kiểu phản ứng theo các cơ chế nhưng chủ yếu tập trung các loại sau:

Phản ứng kết hợp (synthesis reaction)

Trong phản ứng này, 2 hay nhiều chất đơn giản sẽ kết hợp để tạo nên chất phức tạp hơn.

Dạng cơ bản: A + X → AX

Thí dụ: khí hydro kết hợp với khí oxy có thể tạo nên chất phức tạp hơn là nước

2H2 + O2 → H2O

Thí dụ 1: kim loại + oxy → oxid kim loại*:

2Mg(r) + O2(k) → 2MgO(r) Thí dụ 2: phi kim + oxy → oxid phi kim:

C(r) + O2(k) → CO2(k)

(* Ký hiệu (k = thể khí = gaz); (l = thể lỏng = liquid); (r = thể rắn = solid); (nước = dung môi, nước = aqueous))

Thí dụ 3: oxid kim loại + nước → hydroxid kim loại

MgO(r) + H2O(l) → Mg(OH)2(r)

Thí dụ 4: oxid phi kim + nước → acid:

CO₂ (k) + H₂O(l) → H₂CO₃ (nước)

Thí dụ 5: kim loại + phi kim → muối:

2 Na(r) + Cl₂ (k) → 2NaCl(r)

Thí dụ 6: Vài phi kim kết hợp với những chất khác:

2P(r) + 3Cl2 (k)→ 2PCl3(k)

Có 2 phản ứng thuộc loại này cần ghi nhớ

N₂ (k) + 3H₂ (k) → 2NH₃(k)

NH₃ (k) + H₂ O(l) → NH₄OH(nước)

Phản ứng phân hủy (decomposition reaction)

Phản ứng phân hủy là một phản ứng hóa học tách rời do một chất tự hủy hay chia ra thành các đơn chất*

Dạng cơ bản: AX → A + X

2H2O → 2H2 + O2

Thí dụ 1: carbonat kim loại, khi đun nóng tạo thành các oxid kim loại và khí CO2(k).

CaCO₃ (r) → CaO(r) + CO₂ (k)

Thí dụ 2: Hầu hết các hydroxid kim loại, khi đun nóng phân hủy thành oxid kim loại và nước

Ca(OH)2(r) → CaO(r) + H2O(k)

Thí dụ 3: Các clorat kim loại khi đun nóng phân hủy thành clorid kim loại và oxy.

2KClO3(r) → 2KCl(r) + 3O2(k)

Phản ứng trao đổi (replacement reaction)

 Dạng cơ bản: A + BX → AX + B hay AX + Y → AY + X

Thí dụ 1: Trao đổi 1 kim loại của 1 chất bằng kim loại có hoạt tính hơn

Fe(r) + CuSO4(nước) → FeSO4(nước) + Cu(r)

Thí dụ 2: Trao đổi nguyên tử hydro có trong nước bằng kim loại có hoạt tính

2Na(r) + 2H2O(l) → 2NaOH(nước) + H2(k)

Mg(r) + H2O(k) → MgO(r) + H2(k)

Thí dụ 3: Trao đổi nguyên tử hydro có trong acid bằng kim loại có hoạt tính

Zn(r) + 2HCl(nước) → ZnCl2(nước) + H2(k)

Thí dụ 4: Trao đổi phi kim bằng kim loại có hoạt tính hơn.

Cl2(k) + 2NaBr(nước) → 2NaCl(nước) + Br2(l)

a. Phản ứng trao đổi đơn (single replacement reaction)

Phản ứng trao đổi đơn là một phản ứng hóa học của một đơn chất với acid. Trong phản ứng trao đổi đơn thì một nguyên tố không kết hợp sẽ thay thế nguyên tố khác trong một hợp chất. Hai chất tham gia phản ứng nhường chỗ cho 2 sản phẩm.

Thí dụ: Natri kết hợp với acid hydrochloric thì natri sẽ thay thế hydro 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2

b. Phản ứng trao đổi kép (double replacement reaction)

Trong phản ứng trao đổi kép thì 2 hợp chất chuyển vị trí để tạo thành 2 hợp chất mới. Hai chất tham gia phản ứng nhường chỗ cho 2 sản phẩm mới.

Thí dụ: Bạc nitrat kết hợp với natri clorid sẽ tạo 2 hợp chất mới là bạc clorid và natri nitrat

AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3

Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O

c. Phản ứng trao đổi ion

Phản ứng trao đổi ion là phản ứng hóa học xảy ra giữa các ion trong dung dịch nước. Một phản ứng sẽ xảy ra khi cặp ion cùng nhau trao đổi để tạo thành ít nhất một trong những chất sau: kết tủa, khí, nước hay chất không ion hóa khác.

Dạng cơ bản: AX + BY → AY + BX

Thí dụ 1: Phản ứng tạo tủa

NaCl (nước) + AgNO3(nước) → NaNO3(nước) + AgCl(r)

BaCl2(nước) + Na2 SO4(nước) → 2NaCl(nước) + BaSO4(r)

Thí dụ 2: Phản ứng tạo khí

HCl(nước) + FeS(r) → FeCl2(nước) + H2S(k)

Thí dụ 3: Phản ứng tạo nước. (Nếu phản ứng giữa acid và base thì gọi là phản ứng trung hòa) HCl(nước) + NaOH(nước) → NaCl(nước) + H2O(l)

Thí dụ 4: Phản ứng tạo ra một sản phẩm phân hủy

CaCO3 (r) + HCl(nước) → CaCl2 (nước) + CO2 (k) + H2O(l)

d. Phản ứng oxy hóa – khử

Chất tham gia phản ứng bị oxy hóa (mất một hay nhiều electron) và các chất tham gia khác bị khử (nhận một hay nhiều electron).

Các thí dụ chung của các phản ứng oxy hóa – khử liên quan đến oxy là sự sét rỉ của kim loại như sắt (các kim loại bị oxy hóa bởi oxy của khí quyển), sự đốt cháy và chuyển hóa năng lượng trong cơ thể.

C10H8 + 12O2 → 10CO2 + 4H2O + nhiệt

CH2S + 6F2 → CF4 + 2HF + SF6 + nhiệt

Một thí dụ của phản ứng oxy hóa – khử không liên quan đến oxy của khí quyển là phản ứng tạo điện trong bình acquy:

Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO4^2- → 2PbSO4 + 2H2O