4 Классификация химических реакций по фазовому составу, по механизму, по молекулярности, по порядку реакции

В современной химии известно большое число различных химических реакций. Многие из них осуществляются в промышленных химиче­ских реакторах и, следовательно, становятся объектом изучения хи­мической технологии. В химической технологии можно применять различные виды клас­сификации химических реакций.

Для выбора конструкции химического реактора и способов управ­ления проведением процесса существенное значение имеет фазо­вый состав реакционной системы. В зависимости от фазового состава реагентов и продуктов различают гомогенные и гетерогенные химические реакции.

В случае гомогенных реакций реагенты и продукты находятся в одной фазе (жидкой или газообразной).

При протекании гетерогенных реакций по меньшей мере один из реагентов или продуктов находится в фазовом состоянии, отличающем­ся от фазового состояния остальных участников реакции. Различают двухфазные системы «газ — жидкость», «газ — твердое вещество», «жидкость — твердое вещество», «жидкость — жидкость» (две несме-шивающиеся жидкости), «твердое — твердое» и различные варианты трехфазных реакционных систем.

Классификация по механизму осуществления реакции. Различают простые (одностадийные) и сложные (многостадийные) реакции, в частности параллельные, последовательные и последовательно-параллельные реакции.

Простыми называют реакции, для осуществления которых требуется прео­доление лишь одного эиергетического барьера (одна стадия).

Сложные реакции включают в себя несколько параллельных или последо­вательных стадий (простых реакции).

Реальные одностадийные реакции встречаются чрезвычайно ред­ко. Однако некоторые сложные реакции, проходящие через ряд про­межуточных стадий, удобно считать формально простыми. Это воз­можно в тех случаях, когда промежуточные продукты реакции в усло­виях рассматриваемой задачи не обнаруживаются.

Классификация реакций помолекулярности учитывает, сколько молекул участвует в элементарном акте реакции; различают моно-, би- и тpимoлeкyляpныe реакции. Bид кинетического уравнения позволяет классифицировать реакции по порядку. Порядком реакции называется сумма показателей степеней у концентраций реагентов в кинетическом уравнении. Существуют реакции первого, второго, третьего, дробного порядков.

В зависимости от того, применяются или не применяются для изме­нения скорости реакции специальные вещества — катализаторы, раз­личают каталитические и некаталитические реакции и соответственно химико-технологические процессы. Подав­ляющее большинство химических реакций, на которых основаны промышленные химико-технологические процессы, — это каталити­ческие реакции.

Химические реакции различают также по тепловому эф­фекту. При протекании экзотермических реакций, сопровождающихся выделением теплоты (Q > 0), происходит умень­шение энтальпии реакционной системы (АН < 0); при протекании эндотермических реакций, сопровождающихся поглощением тепло­ты (Q < 0), происходит увеличение энтальпии реакционной системы (АН > 0).