Phản ứng hóa học

I. Biến đổi vật lí và biến đổi hoá học

1. Biến đổi vật lí

Các quá trình như hoà tan, đông đặc, nóng chảy, … các chất chỉ chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, không tạo thành chất mới, đó là biến đổi vật lí.

Ví dụ: Sự chuyển thể của nước

Trong quá trình chuyển thể, nước chỉ bị thay đổi trạng thái, không bị biến đổi thành chất khác.

2. Biến đổi hóa học

Các quá trình như đốt cháy nhiên liệu, phân huỷ chất (ví dụ: nung đá vôi,…), tổng hợp chất (ví dụ: quá trình quang hợp,…),… có sự tạo thành chất mới, đó là biến đổi hoá học.

Ví dụ:

Than (thành phần chính là carbon) cháy trong không khí tạo thành khí carbon dioxide.

Trong cơ thể người và động vật, sự trao đổi chất là một loạt các quá trình sinh hoá, đó là những quá trình phức tạp, bao gồm cả biến đổi vật lí và biến đổi hoá học.

II. Phản ứng hoá học

1. Khái niệm

Phản ứng hoá học được biểu diễn bằng phương trình dạng chữ như sau:

Đọc là: iron tác dụng với sulfur tạo thành iron(II) sulfide.

Trong đó: iron và sulfur là chất phản ứng; iron(II) sulfide là sản phẩm.

Trong quá trình phản ứng, lượng chất phản ứng giảm dần, lượng sản phẩm tăng dần.

Phản ứng xảy ra hoàn toàn khi có ít nhất một chất phản ứng đã phản ứng hết.

2. Diễn biến phản ứng hoá học

Trong phản ứng hoá học, xảy ra sự phá vỡ các liên kết trong phân tử chất đầu, hình thành các liên kết mới, tạo ra các phân tử mới. Kết quả là chất này biến đổi thành chất khác.

Ví dụ: Phản ứng giữa hydrogen và oxygen tạo thành nước được mô tả như sau:

Sơ đồ mô tả phản ứng hóa học giữa hydrogen và oxygen tạo thành nước

3. Hiện tượng kèm theo các phản ứng hoá học

Phản ứng hoá học xảy ra khi có chất mới được tạo thành với những tính chất mới, khác biệt với chất ban đầu.

Những dấu hiệu dễ nhận ra có chất mới tạo thành là sự thay đổi về màu sắc, xuất hiện chất khí hoặc xuất hiện chất kết tủa...

Ví dụ: Cho dung dịch H₂SO₄ (sulfuric acid)  tác dụng với Ba(OH)₂ (barium hydroxide) thu được kết tủa trắng BaSO₄ (barium sulfate)

BaSO₄ kết tủa màu trắng

Sự toả nhiệt và phát sáng cũng là dấu hiệu cho biết phản ứng hoá học đã xảy ra.

Nến cháy kèm theo sự tỏa nhiệt và phát sáng

Dấu hiệu nhận biết có chất mới tạo thành.

III. Năng lượng của phản ứng hoá học

1. Phản ứng toả nhiệt, phản ứng thu nhiệt

Phản ứng toả nhiệt giải phóng năng lượng (dạng nhiệt) ra môi trường xung quanh.

Ví dụ: Đốt đèn cồn, cồn (ethanol) cháy. Khi đó, ethanol và khí oxygen trong không khí đã tác dụng với nhau tạo thành hơi nước và khí carbon dioxide, đồng thời giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt. Ta nói, phản ứng đốt cháy cồn là phản ứng toả nhiệt.

Đốt đèn cồn

Phản ứng thu nhiệt nhận năng lượng (dạng nhiệt) trong suốt quá trình phản ứng xảy ra.

Ví dụ:

Với phản ứng phân huỷ copper(II) hydroxide thành copper(II) oxide và hơi nước thì cần cung cấp năng lượng dưới dạng nhiệt bằng cách đun nóng. Khi ngừng cung cấp nhiệt, phản ứng cũng dừng lại. Ta nói, phản ứng phân huỷ copper(II) hydroxide là phản ứng thu nhiệt.

2. Ứng dụng của phản ứng toả nhiệt

Các phản ứng toả nhiệt có vai trò quan trọng trong cuộc sống vì chúng cung cấp năng lượng cho sinh hoạt và sản xuất, vận hành động cơ, thiết bị máy công nghiệp, phương tiện giao thông.