در شیمی، واکنش شیمیایی فرآیندی است که منجر به تبدیل شیمیایی یک مجموعه از مواد شیمیایی به دیگری می شود. واکنش های شیمیایی را می توان بر اساس فرآیندها و پیامدهایشان به انواع مختلفی دسته بندی کرد. درک این انواع به ما کمک می کند تا محصولات واکنش ها را پیش بینی کنیم و مکانیسم های پشت آنها را درک کنیم.
در یک واکنش ترکیبی ، دو یا چند ماده با هم ترکیب می شوند و یک محصول واحد را تشکیل می دهند. این نوع واکنش ها می توانند شامل عناصر یا ترکیباتی به عنوان واکنش دهنده باشند. شکل کلی یک واکنش ترکیبی را می توان به صورت \(A + B \rightarrow AB\) نشان داد.
مثال: وقتی گاز هیدروژن با گاز اکسیژن واکنش می دهد، ترکیب می شوند و آب را تشکیل می دهند. این را می توان با معادله \(2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O\) نشان داد.
واکنش تجزیه مخالف واکنش ترکیبی است. در این نوع واکنش، یک ترکیب واحد به دو یا چند ماده ساده‌تر تجزیه می‌شود. شکل کلی یک واکنش تجزیه \(AB \rightarrow A + B\) است.
مثال: هنگامی که کربنات کلسیم (سنگ آهک) گرم می شود، به اکسید کلسیم (آهک) و گاز دی اکسید کربن تجزیه می شود. این واکنش به صورت \(CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2\) نشان داده می شود.
در یک واکنش جایگزینی تک ، که به عنوان واکنش جابجایی منفرد نیز شناخته می‌شود، یک عنصر جایگزین عنصر دیگری در یک ترکیب می‌شود. شکل کلی این نوع واکنش بسته به اینکه عنصر جایگزین دیگری فلز باشد یا نافلز \(A + BC \rightarrow B + AC\) یا \(B + AC \rightarrow A + BC\) است.
مثال: اگر فلز روی در محلول سولفات مس (II) قرار داده شود، روی جایگزین مس در ترکیب می شود و سولفات روی را تشکیل می دهد و فلز مس را رسوب می دهد. این را می توان به صورت \(Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu\) نشان داد.
در یک واکنش جایگزینی مضاعف ، که به عنوان واکنش جابجایی مضاعف نیز شناخته می‌شود، یون‌ها در دو ترکیب جای خود را عوض می‌کنند تا دو ترکیب جدید را تشکیل دهند. این نوع واکنش را می توان به صورت \(AB + CD \rightarrow AD + CB\) نشان داد. واکنش‌های جایگزینی مضاعف معمولاً در محلول‌ها رخ می‌دهند و اغلب منجر به تشکیل رسوب، گاز یا آب می‌شوند.
مثال: هنگامی که محلول نیترات نقره با محلول کلرید سدیم مخلوط می شود، رسوب سفیدی از کلرید نقره تشکیل می شود و نیترات سدیم در محلول باقی می ماند. واکنش به صورت \(AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl + NaNO_3\) نشان داده می شود.
یک واکنش احتراق شامل یک ماده (معمولا یک ترکیب آلی) است که با اکسیژن واکنش می دهد تا انرژی به شکل نور یا گرما تولید کند. واکنش های احتراق منجر به تشکیل آب و دی اکسید کربن در هنگام احتراق کامل ترکیبات آلی می شود. شکل کلی یک واکنش احتراق را می توان به صورت \(C_xH_y + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O\) برای هیدروکربن ها نشان داد.
مثال: احتراق متان (گاز طبیعی) با معادله \(CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O\) نشان داده می شود و انرژی به شکل گرما و نور آزاد می شود.
واکنش‌های کاهش اکسیداسیون یا واکنش‌های ردوکس شامل انتقال الکترون بین دو ماده است. اکسیداسیون از دست دادن الکترون است، در حالی که کاهش، افزایش الکترون است. در هر واکنش ردوکس، یک ماده اکسید می شود و ماده دیگر کاهش می یابد. این واکنش ها در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی از جمله تولید انرژی، خوردگی و واکنش های بیوشیمیایی مهم هستند.
مثال: واکنش بین فلز منیزیم و اسید کلریدریک شامل اکسید شدن منیزیم و کاهش یون‌های هیدروژن می‌شود که به صورت \(Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2\) نشان داده می‌شود. منیزیم الکترون از دست می دهد در حالی که هیدروژن الکترون می گیرد.
واکنش اسید-باز شامل انتقال یک پروتون (H+) از یک اسید به یک باز است. یکی از رایج ترین چارچوب ها برای توصیف واکنش های اسید-باز، نظریه برونستد-لوری است که اسید را به عنوان دهنده پروتون و باز را به عنوان گیرنده پروتون تعریف می کند. واکنش های اسید-باز اغلب منجر به تشکیل آب و نمک می شود.
مثال: هنگامی که اسید کلریدریک با هیدروکسید سدیم واکنش می دهد، آب و کلرید سدیم تشکیل می شود. این با معادله \(HCl + NaOH \rightarrow H_2O + NaCl\) نشان داده می شود.
برای تجسم یک واکنش شیمیایی ساده، بیایید واکنش بین سرکه (اسید استیک) و جوش شیرین (بی کربنات سدیم) را در نظر بگیریم. هنگامی که این دو ماده با هم مخلوط می شوند، تحت یک واکنش جایگزینی مضاعف قرار می گیرند که منجر به تشکیل گاز دی اکسید کربن، آب و استات سدیم می شود. این واکنش را می توان به صورت \(NaHCO_3 + CH_3COOH \rightarrow CO_2 + H_2O + NaCH_3COO\) نشان داد. شما می توانید تشکیل حباب های گاز را مشاهده کنید که نشان دهنده دی اکسید کربن تولید شده در طی واکنش است.
درک انواع واکنش های شیمیایی به ما کمک می کند تا نتایج فرآیندهای شیمیایی مختلف را طبقه بندی و پیش بینی کنیم. با مطالعه این واکنش‌ها، ما در مورد روش‌های برهمکنش مواد با یکدیگر، که برای توسعه مواد جدید، داروها و محلول‌های انرژی ضروری است، یاد می‌گیریم.
