Quá trình phản ứng hóa học là sự biến đổi các hóa chất từ dạng này sang dạng khác. Theo quan điểm truyền thống, phản ứng hóa học chỉ liên quan đến việc di chuyển các electron để hình thành và phá vỡ các liên kết hóa học giữa các nguyên tử, mà không làm thay đổi các nguyên tố tham gia, và thường được diễn tả qua các phương trình hóa học.
Hóa học hạt nhân là lĩnh vực con của hóa học nghiên cứu các phản ứng của nguyên tố phóng xạ và không ổn định, trong đó có thể xảy ra cả sự chuyển điện tử và các phản ứng hạt nhân.
Khái niệm
Quá trình chuyển hóa từ một chất này sang một chất khác được gọi là phản ứng hóa học. Chất đầu vào, sau khi bị biến đổi, được gọi là chất phản ứng hoặc chất tham gia, trong khi chất mới sinh ra được gọi là sản phẩm hoặc chất tạo thành. Phản ứng hóa học thường được biểu diễn bằng phương trình chữ như sau:
- Các chất tham gia phản ứng Các sản phẩm
Cụ thể:
- Các chất tham gia và sản phẩm được ghi dưới dạng công thức hóa học kèm theo hệ số tương ứng của mỗi chất.
- Nếu phản ứng diễn ra hoàn toàn (các chất phản ứng biến thành sản phẩm mà không có phản ứng ngược) thì sử dụng mũi tên một chiều '', còn nếu là phản ứng thuận nghịch (các chất phản ứng không hoàn toàn chuyển thành sản phẩm) thì dùng mũi tên hai chiều ''.
Phân loại
Các loại phản ứng hóa học thường được phân loại thành ba nhóm chính: phản ứng trao đổi, phản ứng oxy hóa - khử và phản ứng tạo phức. Dưới đây là những phản ứng phổ biến:
- Phản ứng hợp chất: Là phản ứng trong đó hai hoặc nhiều chất phản ứng kết hợp tạo ra một chất mới (sản phẩm).
- Phản ứng phân hủy: Là phản ứng trong đó một chất bị phân rã thành hai hoặc nhiều chất khác.
- Phản ứng oxy hóa - khử: Là phản ứng trong đó có sự đồng thời xảy ra của quá trình oxy hóa và khử.
- Phản ứng thay thế: Là phản ứng trong đó nguyên tử của một nguyên tố thay thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất.
- Phản ứng tỏa nhiệt (exothermic): Là phản ứng hóa học kèm theo việc giải phóng năng lượng dưới nhiều hình thức khác nhau.
Ngoài những phản ứng nêu trên, còn có các loại phản ứng khác như: phản ứng trao đổi, phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt, phản ứng thuận nghịch, phản ứng trung hòa, phản ứng nhiệt nhôm, và một số phản ứng đặc trưng trong hóa học hữu cơ như: phản ứng trùng hợp, phản ứng trùng ngưng.
Điều kiện để phản ứng hóa học xảy ra
Phản ứng hóa học có thể xảy ra ngay lập tức mà không cần cung cấp năng lượng ban đầu, hoặc có thể cần năng lượng ban đầu (như nhiệt, ánh sáng hoặc điện năng) để bắt đầu.
Tốc độ phản ứng
Tốc độ phản ứng được xác định qua sự thay đổi nồng độ hoặc áp suất của chất phản ứng hoặc sản phẩm theo thời gian. Phân tích tốc độ phản ứng rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm nghiên cứu cân bằng hóa học. Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
- Nồng độ của các chất phản ứng
- Diện tích tiếp xúc giữa các chất phản ứng
- Áp suất
- Năng lượng kích hoạt của phản ứng
- Nhiệt độ
- Chất xúc tác