Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

2.8: Химические реакции
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Chemical Reactions
 
ТРАНСКРИПТ

2.8: Химические реакции

Обзор

Химическая реакция – это процесс, с помощью которого связи в атомах веществ перестраиваются для генерации новых веществ. Материя не может быть создана или уничтожена в результате химической реакции – тот же тип и количество атомов, которые составляют реакционные средства, все еще присутствуют в продуктах. Просто перегруппировка химических связей производит новые соединения.

Химические реакции перегруппировывают атомы в новые вещества

Химическая реакция принимает стартовые материалы-реагенты- и изменяет их в различные вещества-продукты. Элементов одинаковы по обе стороны уравнения, но после реакции они попадают в другие соединения. В химических реакциях связи между атомами ломаются и реформируются, что означает, что общие электроны между атомами перестраиваются. Реакции могут быть спонтанными, или они могут происходить только в присутствии источника энергии, например, тепла или света. Кроме того, макромолекулы могут выступать в качестве ферментов-катализаторов, которые значительно ускоряют химические реакции. Большинство биологических реакций потребовали бы слишком много времени для завершения в отсутствии ферментов.

Химические реакции могут быть необратимыми или обратимыми

Некоторые типы реакций будут действовать необратимо, пока все реагирующие не будут использованы, в то время как другие обратимы, с продуктами, которые могут быть преобразованы обратно в реагенты, если условия меняются. Некоторые виды химических реакций, такие как реакции горения или реакции осадков, которые образуют твердый продукт из двух растворенных веществ, как правило, продолжаются только в одном направлении. Примером необратимой реакции является сжигание углеводородного топлива в присутствии атмосферного кислорода, который производит тепловую и световую энергию, углекислый газ и воду. Другие реакции происходят в любом направлении до тех пор, пока реагенты и продукты находятся в равновесии – точка, в которой нет явных изменений в реагентах или продуктах.

Закон сохранения материи и сбалансированные химические уравнения

При химической реакции материя не может быть создана или уничтожена - этот принцип известен как Закон сохранения материи. Тем не менее, продукты, которые формируются, часто содержат другие соотношения атомов по сравнению с реагентами. Сбалансированное химическое уравнение содержит все атомы по обе стороны уравнения, включая коэффициенты при продуктах и реагентах, такие, что общие количества каждого типа атома равны по обе стороны уравнения. Коэффициент применяется ко всем атомам соединения, подобно математическому коэффициенту, применимому ко всем переменным, содержащимся в скобках. Например, реакция образования (генерации) воды из водорода и кислорода (газов):

H2 + O2 → H2O

В этом несбалансированном уравнении с каждой стороны содержится по два атома водорода, но количества атомов кислорода неравны. Чтобы сбалансировать уравнение, коэффициенты добавляются так, что оказывается равное количество атомов водорода и кислорода с обеих сторон:

2H2 + O2 → 2H 2O

В сбалансированном уравнении в общей сложности присутствует четыре атома водорода и два атома кислорода на каждой стороне уравнения.

Химические реакции заставляют клетки функционировать

Два важных процесса, которые буквально поддерживают жизнь на Земле, - это фотосинтез, который преобразует солнечный свет в шестиуглеродную глюкозу, и клеточное дыхание, которое преобразует глюкозу в полезную энергию. Оба этих процесса, по своей сути, всего лишь пара дополнительных химических реакций. Фотосинтез использует энергию солнечного света для преобразования углекислого газа и воды в глюкозу и молекулярный кислород. Клеточное дыхание затем используется всеми аэробными организмами, чтобы расщепить глюкозу, независимо от того, создают ли они её, или потребляют - в присутствии кислорода для производства энергии для всех своих основных потребностей.

Tags

Chemical Reaction Molecule Compound Reactants Products Chemical Bonds Combustion Irreversible Reaction Reversible Reaction Equilibrium Concentration Atoms Nitrogen Gas Hydrogen Gas Ammonia Substances Rearranged

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter