VENDBAR REAKTION: KARAKTERISTIKA OG EKSEMPLER - KEMI - 2025

En reversibel reaktion er en, der på et tidspunkt i dens løb når en balance i ligevægt, hvor koncentrationerne af reaktanter og produkter forbliver konstante; det vil sige, de varierer ikke, da hastigheden, hvormed den ene forbruges, er den samme, som den anden vises. En sådan tilstand siges også at svare til en dynamisk ligevægt.

Imidlertid kunne ligevægt ses som en konsekvens af reversibiliteten af ​​en kemisk reaktion; da det i irreversible reaktioner er umuligt at etablere nogen ligevægt. For at dette skal ske, skal produkterne være i stand til at reagere med hinanden under specifikke betingelser for tryk og temperatur, hvilket får reaktanterne til at vende tilbage.

Dobbeltpilsymbolet indikerer, at en reaktion er reversibel. Kilde: Dette SVG-billede blev oprettet af Medium69.Cette-billede SVG a été créée par Medium69. Kreditér dette: William Crochot

Dette forenkles ved hjælp af dobbeltpilsymbolet (med to antiparallelle hoveder). Når vi ser det i en kemisk ligning, betyder det, at reaktionen fortsætter i begge retninger: fra venstre mod højre (produktdannelse) og fra højre til venstre (reaktant- eller reaktantdannelse).

Mindretallet af kemiske reaktioner er reversible, og de findes mest i organiske og uorganiske synteser. I disse er det ekstremt vigtigt at vide, hvilke forhold der favoriserer ligevægten for at estimere de mængder produkt, der kan opnås.

Karakteristika ved reversible reaktioner

Generel ligning og ligevægt

En reversibel reaktion har følgende generelle ligning, i betragtning af at der kun er to reaktanter, A og B:

A + B ⇌ C + D

Den dobbelte pil angiver, at A og B reagerer for at producere C og D, men også C og D kan reagere med hinanden for at regenerere reaktanterne; det vil sige, reaktionen i den modsatte retning, fra højre mod venstre, finder sted.

Den direkte reaktion producerer produkter, mens det modsatte er reaktive. Hvis den ene er eksoterm, skal den anden logisk være endoterm, og begge forekommer spontant; men ikke nødvendigvis med samme hastighed.

F.eks. Kan A og B være mindre eller ustabile end C og D; og derfor forbruges de hurtigere, end C og D kan regenerere dem.

Hvis produkter C og D næppe reagerer med hinanden, vil der være en større akkumulering af produkter end af reaktanter. Dette betyder, at når kemisk ligevægt er nået, vil vi have højere koncentrationer af C og D end af A eller B, uanset om deres koncentrationer ikke varierer.

Ligevægten siges så at blive forskudt til venstre, hvor der vil være flere produkter end reaktanter.

Le Châtelier-princippet

En reversibel reaktion er kendetegnet ved, at den finder sted i begge retninger i en kemisk ligning, når et ligevægtspunkt og reagerer på eksterne ændringer eller påvirkninger efter le Châteliers princip.

Faktisk, takket være dette princip, kunne Berthollets observationer i 1803 forklares, da han genkendte Na ₂ CO _3- krystaller i en sand sø beliggende i Egypten. Den dobbelte forskydningsreaktion ville være:

Na ₂ CO ₃ (aq) + CaCl ₂ (aq) ⇌ NaCl (aq) + CaCO ₃ (aq)

For den omvendte reaktion kan finde sted, skal der være et overskud af NaCl, og dermed ligevægten forskydes mod højre: mod dannelsen af Na ₂ CO ₃.

Denne egenskab er af stor betydning, fordi på samme måde manipuleres tryk eller temperaturer for at favorisere retningen af ​​reaktionen frembragt af den pågældende art.

Kemiske ændringer

De kemiske ændringer for reversible reaktioner har en tendens til at være mindre tydelige end dem, der ses for irreversible reaktioner. Der er dog reaktioner, især dem, der involverer metalkomplekser, hvor vi ser temperaturafhængige farveændringer.

Kemiske arter

En hvilken som helst type forbindelse kan være involveret i en reversibel reaktion. Det blev set, at to salte er stand til at etablere en ligevægt, Na ₂ CO ₃ og CaCl ₂. Det samme sker mellem metalkomplekser eller molekyler. Faktisk skyldes meget af de reversible reaktioner molekyler med specifikke bindinger, der bryder og regenererer igen og igen.

Eksempler på reversible reaktioner

Cobaltchloridopløsning

En opløsning af cobaltchlorid, CoCl ₂, i vand pletter det pink, på grund af dannelsen af en kompleks vandig. Når denne opløsning opvarmes, skifter farven til blå, hvilket giver følgende reversible reaktion:

²⁺ (aq) (lyserød) + 4Cl ^- (aq) + Q ⇌ CoCl ₄ ^2- (aq) (blå) + 6H ₂ O (l)

Hvor Q er den leverede varme. Denne varme dehydrerer komplekset, men når opløsningen afkøles, eller hvis der tilsættes vand, vender det tilbage til sin oprindelige lyserøde farve.

Hydrogeniodid

Den følgende reversible reaktion er måske den mest klassiske ved introduktion af begrebet kemisk ligevægt:

H ₂ (g) + I ₂ (s) ⇌ 2Hi (g)

Bemærk, at reaktionen formår at etablere en ligevægt, selv når jodet er i fast tilstand. Alle arter er molekylære: HH, II og HI.

Hydrolyse

Hydrolyse er meget repræsentative eksempler på reversible reaktioner. Blandt de enkleste har vi den, der lider af en konjugeret syre eller base. Hydrolysen af ammoniumionen, NH ₄ ⁺, og carbonation, CO ₃ ^2-, er som følger:

NH ₄ ⁺ (aq) + H ₂ O (l) ⇌ NH ₃ (g) + OH ^-

CO ₃ ^2- (aq) + H ₂ O (l) ⇌ HCO ₃ ^- (aq) + OH ^-

Hvis vi tilføjer en base, der bidrager OH ^- ioner til midten, flytter vi begge ligevægte til venstre.

Kromat-dikromat-opløsning

Meget lignende som i det første eksempel gennemgår en kromatopløsning en farveændring men på grund af variationer i temperatur men snarere end pH. Den reversible reaktion er:

2CrO ₄ ^2- (aq) (gul) + 2H ₃ O ⁺ (aq) ⇌ Cr ₂ O ₇ ^2- (aq) (orange) + 3H ₂ O (l)

Så hvis en gul opløsning af CrO ₄ ^2- syrnes med hvilken som helst syre, dens farve vil straks blive orange. Og hvis det senere er alkaliseret eller rigeligt vand tilsættes, vil balancen skifte til højre, den gule farve dukker op igen, og Cr ₂ O ₇ ^2- forbruges.

Ammoniak

Syntesen af ammoniak, NH ₃, involverer en reversibel reaktion justeres, således at gasformige nitrogen, en meget indifferente arter, reagerer:

N ₂ (g) + 3H ₂ (s) ⇌ 2NH ₃ (g)

esterificering

Og endelig nævnes et eksempel på organisk kemi: forestring. Dette består i at opnå en ester fra en carboxylsyre og en alkohol i et stærkt syremedium. Den reversible reaktion er:

RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR '+ H ₂ O

Referencer

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8. udgave). CENGAGE Læring.
2. Walter J. Moore. (1963). Fysisk kemi. I kemisk kinetik. Fjerde udgave, Longmans.
3. Ira N. Levine. (2009). Principper for fysisk kemi. Sjette udgave, s. 479-540. Mc Graw Hill.
4. Wikipedia. (2020). Vendbar reaktion. Gendannet fra: en.wikipedia.org
5. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (19. august 2019). Vendbar reaktionsdefinition og eksempler. Gendannes fra: thoughtco.com
6. Binod Shrestha. (05. juni 2019). Vendbare og irreversible reaktioner. Kemi LibreTexts. Gendannes fra: chem.libretexts.org
7. David Wood. (2020). Vendbare kemiske reaktioner: Definition og eksempler. Undersøgelse. Gendannes fra: study.com