IRREVERSIBEL REAKTION: KARAKTERISTIKA OG EKSEMPLER - KEMI - 2025

En irreversibel reaktion er en reaktion, der praktisk talt ikke når ligevægt, og at alle reaktanter derfor er omdannet til produkter. Det siges, at det kun forekommer i en retning: fra venstre mod højre, da produkterne ikke kan rekombineres for at genopstå reaktanterne.

I dag er der flere teorier og vinkler, hvorfra irreversibiliteten af ​​en kemisk reaktion kan forklares. Den enkleste opfattelse tager højde for, hvor ustabile reaktanterne er, produkternes stabilitet, eller hvis der dannes gasser eller faste stoffer, der slipper ud eller adskiller sig fra reaktionsmediet.

Irreversible reaktioner er meget almindelige dagligt. Hvis vi ser ændringer i vores miljø til at vende deres virkning, er det nødvendigt at gå tilbage i tiden, så vil det helt sikkert være disse typer kemiske reaktioner. For eksempel vil en kage i sig selv ikke vende tilbage til sin oprindelige tilstand: ingredienserne.

Produkterne af en irreversibel reaktion kan imidlertid gennemgå reaktioner, der gør dem reaktive. Dette er tilfældet med rust, som når vi behandles med stærke reduktionsmidler, vi kan genvinde det metalliske jern, der er indeholdt i dem.

Karakteristika ved irreversible reaktioner

Fremstillingen af ​​en kage eller terte omfatter et stort antal irreversible reaktioner, der finder sted samtidig. Kilde: Pxhere.

Generel kemisk ligning

Enhver irreversibel reaktion kan repræsenteres ved en simpel kemisk ligning, forudsat at to reaktive arter, A og B, deltager:

A + B => C + D

A og B reagerer irreversibelt til at blive C og D. Der er ikke plads til at etablere en ligevægt. Hvad der reageres regenereres ikke, og hvad der ikke har gjort, vil forblive som et overskud på grund af selve reaktionens ydelse, eller fordi en af ​​reaktanterne er blevet indtaget.

Bemærk, at aggregeringstilstanden i hver reaktant eller produkt (fast stof, gas eller væske) ikke er specificeret.

Der er reaktioner, hvor en ubetydelig mængde C og D på grund af deres kemiske karakter rekombineres for at regenerere A og B. Hvis dette sker i ligevægt, siges det, at det er meget langt til højre; det vil sige mod dannelsen af ​​produkter.

Kun i disse tilfælde er der ingen sikkerhed for at hævde, at en formodet reaktion uden tvivl er irreversibel. Imidlertid forekommer en sådan situation normalt ikke regelmæssigt i reaktioner, der udviser for markante ændringer.

Kemiske ændringer

Det er ikke en generel eller endelig regel, men flere af de irreversible reaktioner genererer bemærkelsesværdige kemiske ændringer. F.eks. Betragtes stærkt eksoterme reaktioner i det væsentlige som irreversible på grund af mængden af ​​energi i form af varme og lys, der frigøres.

Den samme ræsonnement gælder, når vi ser udseendet af en gas, der enten bobler i væsken, eller siver fra porerne i et fast stof. Hvis denne gas slipper ud af reaktionsmediet, vil det være umuligt for den at deltage i etablering af ligevægt; det vil sige, det reagerer ikke for at regenerere nogen af ​​reagenserne.

Ligeledes betyder dannelsen af ​​et fast stof eller bundfald øjeblikkeligt, at reaktionen er irreversibel, da kun dens overflade stadig vil have kontakt med reaktionsmediet. Og hvis dette faste stof har en meget stabil struktur, vil det meget mindre deltage i en ligevægt (bortset fra dets opløselighed), da dets partikler vil være begrænset.

På den anden side kan du ikke altid stole på farveændringer. Mange reaktioner, hvor disse ses, er faktisk reversible, og før eller senere ændres ændringen.

Stabile produkter og ustabile reaktanter

Et mere generelt kendetegn ved irreversible reaktioner er, at de dannede produkter er meget mere stabile end reaktanterne, der deltager i reaktionen. Dette forklarer, hvorfor C og D ikke længere "ønsker" at rekombinere for at regenerere A og B, da sidstnævnte er mere ustabile arter.

Nævnte stabilitet kan forudsiges ved at kende produkternes strukturer, hvor stærke og stabile de nye bindinger er, eller endda ved hjælp af en molekylær mekanisme, der viser de på hinanden følgende trin i en reaktion.

Tilsyneladende reversibilitet

Der er irreversible reaktioner, som praktisk talt ville kræve tid til at vende tilbage for reaktanterne at forme sig igen. Eller mere end reaktioner, det ville være ændringer eller processer, der involverer en række af dem. Dette skyldes, at det ikke handler om at vende en reaktion, men mange og med det samme. For eksempel: nedbrydning af frugter.

Andre irreversible reaktioner kan på den anden side vendes, hvis deres produkter fremstilles til at reagere med andre arter. Ligeledes er der reaktioner, der forekommer i en "omvendt version" gennem forskellige processer eller mekanismer. Det bedst kendte eksempel er cellulær respiration og fotosyntese, idet forskellen er, at sidstnævnte drager fordel af solenergi.

eksempler

Nogle repræsentative eksempler på irreversible reaktioner vil blive nævnt nedenfor.

oxidationer

Materiale, når det oxideres, gør det irreversibelt, medmindre det kommer i kontakt med reduktionsmidler. Når metaller oxiderer, vises et lag af oxid på deres overflade, som når fugt og kuldioxid afsættes, ud over salte, begynder en korrosionsproces.

Metaloxidet vil ikke desintegrere ud af intetsteds for at genopstå metallet og frigive iltgassen.

Forbrænding

Alt organisk stof, der reagerer kraftigt med ilt, gennemgår forbrænding, og gasformige oxider og aske frigøres derfra. Disse oxider, hovedsagelig CO ₂, H ₂ O, NO _2, og SO ₂, vil aldrig rekombinere til dannelse af de oprindelige molekyler. Dette er tilfældet med plast, kulbrinter, træ, vegetabilsk og animalsk stof.

Stærk syrebase neutralisering

Når en stærk syre og base reagerer eller neutraliseres, rekombineres de genererede arter ikke igen for at generere dem. For eksempel NaOH og HCI reagerer til frembringelse af NaCI og H ₂ O, begge meget stabile arter:

NaOH + HCI => NaCl + H ₂ O

Denne reaktion er irreversibel, der er ikke noget punkt, hvor det er blevet verificeret, at en del af NaOH eller HCI er blevet regenereret. Det samme gælder for andre par stærke syrer og baser.

Opløsning af metaller

Når metaller opløses i stærke syrer, danner de et salt, vand og en gas. For eksempel angribes kobber af salpetersyre for at give kobbernitrat, vand og nitrogendioxid:

Cu + 4HNO ₃ => Cu (NO ₃) ₂ + 2H ₂ O + 2NO ₂

Den resulterende opløsning er blålig i farve, og coppery-partikler vises aldrig magisk igen, hvilket indikerer dannelsen af ​​metallisk kobber.

forsæbning

Endelig har vi forsæbningsreaktionen, som er irreversibel; skønt flere af dens interne trin er reversible. Sæberne, der stammer fra, konverteres ikke tilbage til de fedtstoffer, de kom fra; ikke engang kaliumhydroxid, KOH, en sådan stærk base, kan regenereres ved en hvilken som helst ligevægtsvirkning.

Referencer

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8. udgave). CENGAGE Læring.
2. BBC. (2020). Hvad er irreversible ændringer? Gendannes fra: bbc.co.uk
3. Khan Academy. (2020). Kemiske reaktioner. Gendannet fra: khanacademy.org
4. Fact Monster. (2020). DK Science: Kemiske reaktioner. Gendannes fra: factmonster.com
5. Ginesa Blanco. (16. oktober 2019). Er det sandt, at ingen kemisk reaktion er irreversibel? Landet. Gendannes fra: elpais.com