Αντίδραση σύνθεσης

Αντιδράσεις σύνθεσης ή σχηματισμού ονομάζονται οι χημικές αντιδράσεις που έχουν ως αποτέλεσμα να σχηματίζεται χημική ένωση από τα στοιχεία που την αποτελούν, όπως για παράδειγμα είναι η σύνθεση του διοξειδίου του θείου από θείο και οξυγόνο : S + O₂ → SO₂.

Οι αντιδράσεις σύνθεσης είναι οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις γιατί τα στοιχεία στα αντιδρώντα που ενώνονται έχουν αριθμό οξείδωσης 0, ενώ στο προϊόν έχουν αριθμό οξείδωσης διάφορο του 0. Για παράδειγμα στην αντίδραση Si⁰ + Cl₂⁰ → Si⁺⁴Cl₄⁻¹, το Si αυξάνει τον αριθμό οξείδωσής του (δηλ. οξειδώνεται) και το Cl ελαττώνει τον αριθμό του (δηλ. ανάγεται).

Ανάλογα με την ένωση που σχηματίζεται, διακρίνουμε τις εξής περιπτώσεις :

Σχηματισμός ένωσης μετάλλου-αμετάλλου

Στην περίπτωση αυτή το μέταλλο συμπεριφέρεται ως αναγωγικό και οξειδώνεται αποκτώντας θετικό αριθμό οξείδωσης και το αμέταλλο συμπεριφέρεται ως οξειδωτικό και ανάγεται αποκτώντας αρνητικό αριθμό οξείδωσης. Έτσι σχηματίζεται ιοντική ένωση αφού το μέταλλο γίνεται κατιόν και το αμέταλλο ανιόν. Οι αντιδράσεις σύνθεσης είναι πάντα εξώθερμες δηλ. απελευθερώνεται θερμότητα προς το περιβάλλον.
Οι σπουδαιότερες από τις αντιδράσεις μετάλλου-αμετάλλου είναι :

Το οξείδιο του αργιλίου δημιουργείται από την αντίδραση : 2Al + 3/2 O₂ → Al₂O₃

• Αντιδράσεις μετάλλου-οξυγόνου. Τα μέταλλα εκτός από τα ευγενή (άργυρος, χρυσός, λευκόχρυσος) ενώνονται απευθείας με το καθαρό ή ατμοσφαιρικό Ο₂, σε διαφορετικές για το καθένα συνθήκες. Τα περισσότερα μέταλλα στις συνηθισμένες συνθήκες, προσβάλλονται αργά και επιφανειακά ενώ αντίθετα καίγονται σε υψηλή θερμοκρασία χαρακτηριστική για το καθένα τους. Έτσι, για τις αντιδράσεις σύνθεσης ορισμένων μετάλλων με το Ο₂, έχουμε :

2M + O₂ → 2MO όπου Μ = Pb, Zn, Ni, Mg, Ba, Hg, Cu

Κ + Ο₂ → ΚΟ₂ (το Ο έχει αριθμό οξείδωσης -1/2)

2Na + O₂ → Na₂O₂ (το Ο έχει αριθμό οξείδωσης -1)

3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄

2Al + 3/2 O₂ → Al₂O₃

• Αντιδράσεις μετάλλου-αλογόνου (Χ₂ όπου Χ = F, Cl, Br, I). Το φθόριο (F₂) είναι το δραστικότερο αλογόνο και αντιδρά ζωηρά με αρκετά μέταλλα ακόμα και με το λευκόχρυσο (Pt) και το χρυσό (Au) :

3F₂ + 2M → 2MF₃ όπου Μ = Al, Fe, Au

F₂ + 2Na → 2NaF

2F₂ + Pt → PtF₄

Το χλώριο (Cl₂₎, το βρόμιο (Βr₂) και το ιώδιο (Ι₂) δίνουν παραπλήσιες αντιδράσεις αλλά το βρόμιο και το ιώδιο είναι λιγότερο δραστικά :

Cl₂ + M → MCl₂ όπου Μ = Mg, Mn, Zn, Hg

3/2 Cl₂ + M → MCl₃ όπου Μ = Fe, Cr

• Αντιδράσεις μετάλλου-θείου. Το θείο (S) προσβάλλει γενικά όλα τα μέταλλα. Τα περισσότερα απ' αυτά, όταν θερμαίνονται με θείο, μετατρέπονται σε ένα σουλφίδιο του μετάλλου :

S + M → MS όπου Μ = Mg, Fe, Cu, Pb, Zn,

• Αντιδράσεις μετάλλου-αζώτου. Το άζωτο (Ν₂) αντιδρά με ορισμένα μέταλλα σε υψηλή θερμοκρασία και δίνει τα αντίστοιχα νιτρίδια :

N₂ + 3M → M₃N₂ όπου Μ = Ca, Mg, Ra, Mn

N₂ + 2Al → 2AlN

• Αντιδράσεις μετάλλου-άνθρακα. Ο άνθρακας (C) αντιδρά με ορισμένα μέταλλα σε υψηλή θερμοκρασία και δίνει καρβίδια :

3C + 4Al → Al₄C₃

2C + Ca → CaC₂

Κρυσταλλική δομή του υδριδίου του νατρίου (NaH)

C + 3Fe → Fe₃C

2C + 3Cr → Cr₃C₂

• Αντιδράσεις μετάλλου-υδρογόνου. Το υδρογόνο (Η₂) αντιδρά με τα στοιχεία της 1ης (αλκάλια) και 2ης ομάδας (αλκαλικές γαίες) του περιοδικού πίνακα σχηματίζοντας τα αντίστοιχα υδρίδια όπου έχει αριθμό οξείδωσης -1. Το Η₂ συμπεριφέρεται ως οξειδωτικό :

1/2 H₂ + M → MH όπου Μ = Li, K, Na, Rb

H₂ + M → MH₂ όπου M = Ca, Mg, Ba, Ra

• Αντιδράσεις μετάλλου-φωσφόρου, αρσενικού, αντιμόνιου. Ο φωσφόρος (P), το αρσενικό (As) και το αντιμόνιο (Sb) αντιδρούν με ορισμένα μέταλλα και δίνουν τα αντίστοιχα φωσφίδια, αρσενίδια και αντιμονίδια :

3Ca + 2P → Ca₃P₂

3Mg + 2As → Mg₃As₂

3Ca + Sb → Ca₃Sb₂

Σχηματισμός ένωσης δύο αμετάλλων

Τα αμέταλλα αντιδρούν μεταξύ τους σχηματίζοντας ομοιοπολικές ενώσεις. Το πλήθος των ενώσεων που σχηματίζεται από τέτοιες αντιδράσεις σύνθεσης είναι πολύ μεγάλο, δεν έχουν όμως όλες οι ενώσεις την ίδια σπουδαιότητα. Ενδιαφέρον παρουσιάζουν αυτές που φαίνονται στον παρακάτω πίνακα.

Ενώσεις που προκύπτουν από αντιδράσεις σύνθεσης δύο αμετάλλων

	H2	F2	Cl2	Br2	I2	O2	S	N2	P	As	Sb	C	Si	B
H2		HF	HCl	HBr	HI	H2O	H2S	NH3				CxHy
F2							SF6		PF3,PF5	AsF3,AsF5	SbF3,SbF5	CF4	SiF4	BF3
Cl2							S2Cl2		PCl3,PCl5	AsCl3	SbCl3		SiCl4	BCl3
Br2							S2Br2		PBr3,PBr5	AsBr3	SbBr3			BBr3
I2										PI3	AsI3	SbI3		BI3
O2							SO2	NO	P2O5	As2O3	Sb2O3	CO2	SiO2	B2O3
S									PxSy	As2S3,As2S5	Sb2S3,Sb2S5	CS2	SiS2	B2S3
N2													Si3N4	BN
C													SiC	B4C

Οι παραπάνω ενώσεις προκύπτουν με απευθείας αντίδραση σύνθεσης των αμετάλλων, π.χ. η ένωση CF₄ σχηματίζεται από την αντίδραση C + 2F₂ → CF₄ κ.λ.π.
Οι κενές θέσεις του πίνακα αντιστοιχούν σε ενώσεις που είναι ήδη γραμμένες ή που δεν υπάρχουν, ή που σχηματίζονται έμμεσα.

Για παράδειγμα η ένωση μεταξύ Br₂ και Η₂ (δηλ. HBr) είναι η ίδια με την ένωση μεταξύ Η₂ και Br₂.

Οι ενώσεις μεταξύ ίδιων αμετάλλων προφανώς δεν υπάρχουν.

Οι ενώσεις AsH₃ (αρσίνη), PH₃ (φωσφίνη), SbH₃ (αντιμονίνη), οι διάφορες ενώσεις του Si με το Η₂ (σιλάνια), του Β με το Η2 (βοράνια) και του C με το Cl₂ (CCl₄), το Br₂ (CBr₄) και to Ι₂ (CI₄) σχηματίζονται έμμεσα.

Πηγές

1. Μανουσάκης Γ.Ε. "Γενική και Ανόργανη Χημεία", Τόμοι 1ος και 2ος, Θεσσαλονίκη 1981.
2. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Στοιχεία Ανόργανης Χημείας", Έκδοση 14η, Αθήνα 1984.
3. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Χημικές Αντιδράσεις", Αθήνα 1976.
4. Βάρβογλης Α. "Χημεία Οργανικών Ενώσεων", Θεσσαλονίκη 1986.
5. Δημητριάδης Θ. Γ. "Test Οξειδοαναγωγής", Αθήνα 1989.
6. Βασιλικιώτης Γ. Σ. "Ποιοτική Ανάλυση", Θεσσαλονίκη 1980.
7. Μπαζάκης Ι. Α. "Γενική Χημεία", Αθήνα.

Δείτε επίσης

• Χημική εξίσωση
• Αρχή διατήρησης της μάζας
• Ανόργανη αντίδραση
• Οργανική αντίδραση
• Αντίδραση αποσύνθεσης