Реакции соединения

В реакциях соединения, в отличие от реакций разложения, происходит образование одного сложного вещества из одного или нескольких исходных.

Рассмотрим эти реакции с помощью цепочек переходов. Запишем схему перехода:  S → SO₂ → H₂SO₃. Сера превращается в оксид серы (IV), который затем превращается в сернистую кислоту. Число стрелок в цепочке превращений показывает  число химических реакций.

Первый процесс – это превращение серы в оксид серы (IV). Для этого запишем реакцию соединения серы с кислородом: S + O₂ → SO₂. Если в ложечке сжечь серу, то она горит синим пламенем с образованием сернистого газа, об этом можно судить по появлению запаха жженой серы. Если в колбу с образовавшимся сернистым газом добавить воды, то дым исчезает. К этому раствору можно добавить лакмуса, и он окрасится в красный цвет, что является доказательством образования сернистой кислоты: SO₂ + H₂O → H₂SO₃.

Все рассмотренные реакции протекали без участия катализатора, поэтому их называют некаталитическими. Кроме того, все эти реакции протекают в одном направлении, т.е. они являются необратимыми.

В первой реакции из двух простых веществ образовалось одно сложное, во второй реакции – из двух сложных веществ – одно сложное. Одно сложное вещество может образоваться и при взаимодействии одного сложного и одного простого, как в реакции образования оксида серы (VI) и оксида серы (IV): 2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃.  Эта реакция является обратимой, т.е. протекает как в прямом направлении с образованием продукта реакции и в обратном направлении, когда из конечного продукта образуются исходные вещества. Условно  обратимые реакции обозначают с помощью знака обратимости.

Поэтому реакции, протекающие одновременно в двух противоположных направлениях, называют обратимыми.

В реакции образования оксида серы (VI) участвует катализатор V₂O₅, который указывают над знаком обратимости, поэтому эта реакция является каталитической.

Поэтому, если реакции протекают с участием катализатора, то они называются каталитическими, если реакции протекают без участия катализатора, то такие реакции называются некаталитическими, если реакции протекают с участием биологических катализаторов – ферментов, то такие реакции называются ферментативными.

В реакциях соединения сложное вещество может образоваться не только из двух веществ, но и из трех, как в реакции получения азотной кислоты:

NO₂ + O₂ + H₂O → HNO₃.

Расставим коэффициенты в этом уравнении. Атомов азота одинаковое число в левой и правой части уравнения, поэтому азот не нужно уравнивать. Атомов водорода до реакции 2, а после реакции один атом, поэтому перед формулой азотной кислоты ставим коэффициент 2. Теперь необходимо и перед формулой оксида азота (IV) поставить коэффициент 2. Считаем число атомов кислорода: до реакции 5 атомов, после реакции – 6 атомов. Следовательно, нужно удвоить все коэффициенты. Перед оксидом азота (IV) ставим коэффициент 4, перед формулой воды – 2, перед формулой азотной кислоты – 4. Теперь осталось поставить коэффициент перед формулой кислорода. Для этого подсчитаем число атомов кислорода в правой части уравнения, их 12. В левой тоже, следовательно, вместо стрелки можно поставить знак равенства.

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃.