NEZVRATNÁ REAKCIA: CHARAKTERISTIKA A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2025

Nenávratná reakcia je taká, ktorá v podstate nedosiahne rovnováhy, a preto sú všetky reakčné zložky boli transformované do produktov. Hovorí sa, že sa vyskytuje iba v jednom smere: zľava doprava, pretože produkty nemôžu rekombinovať opätovný pôvod reaktantov.

Dnes existuje niekoľko teórií a uhlov, z ktorých možno vysvetliť nezvratnosť chemickej reakcie. Najjednoduchší pohľad sa berie do úvahy ako nestabilné sú reaktanty, stabilita produktov alebo ak sa tvoria plyny alebo tuhé látky, ktoré unikajú alebo sa oddeľujú od reakčného média.

Ireverzibilné reakcie sú veľmi bežné na každodennej báze. Ak vidíme zmeny v našom prostredí, v ktorých je možné zvrátiť ich účinky, je potrebné sa vrátiť v čase, potom to určite budú tieto typy chemických reakcií. Napríklad samotný koláč sa nevráti do pôvodného stavu: prísady.

Produkty ireverzibilnej reakcie však môžu podliehať reakciám, ktoré ich robia reaktívnymi. Toto je prípad hrdze, ktorá pri spracovaní so silnými redukčnými činidlami môže regenerovať kovové železo, ktoré sa v nich nachádza.

Charakteristika nezvratných reakcií

Príprava koláča alebo koláča obsahuje veľké množstvo ireverzibilných reakcií, ktoré prebiehajú súčasne. Zdroj: Pxhere.

Všeobecná chemická rovnica

Akákoľvek nezvratná reakcia môže byť predstavovaná jednoduchou chemickou rovnicou, za predpokladu, že sa zúčastnia dva reaktívne druhy, A a B:

A + B => C + D

A a B ireverzibilne reagujú na C a D. Neexistuje priestor na vytvorenie rovnováhy. To, čo zreagovalo, sa neregeneruje a čo nie, zostane v prebytku kvôli samotnej reakcii alebo kvôli spotrebovaniu jedného z činidiel.

Upozorňujeme, že stav agregácie v každom reakčnom činidle alebo produkte (tuhá látka, plyn alebo kvapalina) nie je uvedený.

Existujú reakcie, pri ktorých zanedbateľné množstvo C a D z dôvodu ich chemickej povahy rekombinuje na regeneráciu A a B. Ak k tomu dôjde v rovnováhe, hovorí sa, že je veľmi ďaleko doprava; to znamená smerom k tvorbe výrobkov.

Iba v týchto prípadoch nie je žiadna istota tvrdiť, že predpokladaná reakcia je nepochybne nezvratná. Takáto situácia sa však zvyčajne nevyskytuje pri reakciách, ktoré vykazujú príliš výrazné zmeny.

Chemické zmeny

Nie je to všeobecné ani definitívne pravidlo, ale niekoľko nezvratných reakcií spôsobuje pozoruhodné chemické zmeny. Napríklad vysoko exotermické reakcie sa považujú za v podstate ireverzibilné kvôli množstvu energie vo forme tepla a svetla, ktoré sa uvoľňuje.

Rovnaké zdôvodnenie platí, keď pozorujeme výskyt plynu, či už bublajúceho v tekutine alebo vytekajúceho z pórov tuhej látky. Ak tento plyn unikne z reakčného média, nebude možné podieľať sa na vytvorení rovnováhy; to znamená, že nebude reagovať na regeneráciu žiadneho z reagencií.

Podobne, tvorba tuhej látky alebo zrazeniny okamžite znamená, že reakcia je nevratná, pretože iba jej povrch bude stále v kontakte s reakčným médiom. Ak má táto pevná látka veľmi stabilnú štruktúru, bude sa oveľa menej podieľať na rovnováhe (inej ako je jej rozpustnosť), pretože jej častice budú obmedzené.

Na druhej strane sa nemôžete vždy spoľahnúť na zmeny farieb. Mnoho reakcií, kde sú pozorované, je skutočne reverzibilných a skôr alebo neskôr sa zmena zvráti.

Stabilné produkty a nestabilné reaktanty

Všeobecnejšou charakteristikou ireverzibilných reakcií je to, že vytvorené produkty sú oveľa stabilnejšie ako reaktanty zúčastňujúce sa na reakcii. Toto vysvetľuje, prečo už C a D „nechcú“ kombinovať regeneráciu A a B, pretože tie sú viac nestabilné.

Uvedená stabilita sa dá predpovedať znalosťou štruktúr produktov, ako silné a stabilné sú nové väzby, alebo dokonca pomocou molekulárneho mechanizmu, ktorý ukazuje po sebe nasledujúce kroky reakcie.

Zdanlivá reverzibilita

Existujú ireverzibilné reakcie, ktoré by si prakticky vyžadovali čas na to, aby sa reakčné zložky znovu vytvorili. Alebo viac ako reakcie, išlo by o zmeny alebo procesy, ktoré si ich vyžadujú. Je to preto, že nejde o zvrátenie jednej reakcie, ale o veľa a okamžite. Napríklad: rozklad ovocia.

Na druhej strane iné nezvratné reakcie sa dajú zvrátiť, ak sú ich produkty vyrobené tak, aby reagovali s inými druhmi. Podobne existujú reakcie, ktoré sa vyskytujú v „reverznej verzii“ prostredníctvom rôznych procesov alebo mechanizmov. Najznámejším príkladom je bunkové dýchanie a fotosyntéza, pričom rozdiel spočíva v tom, že druhá využíva slnečnú energiu.

Príklady

Niektoré reprezentatívne príklady ireverzibilných reakcií budú uvedené nižšie.

oxidácia

Hmota, keď to oxiduje, je nezvratná, pokiaľ neprichádza do styku s redukčnými činidlami. Keď oxidujú kovy, objaví sa na ich povrchu vrstva oxidu, ktorá sa pri ukladaní vlhkosti a oxidu uhličitého okrem solí začína aj proces korózie.

Oxid kovu sa nebude nikde rozpadať, aby znovu vytvoril kov a nechal uniknúť kyslíkový plyn.

spaľovacie

Všetka organická hmota, ktorá intenzívne reaguje s kyslíkom, sa podrobí spaľovaniu a uvoľnia sa z nej plynné oxidy a popol. Tieto oxidy, v podstate CO ₂ , H ₂ O, NO _2, a SO ₂ , sa nikdy recombine pre vypracovanie úvodnej molekuly. Toto je prípad plastov, uhľovodíkov, dreva, zeleniny a živočíšnych látok.

Silná kyslá bázická neutralizácia

Keď silná kyselina a báza reagujú alebo sú neutralizované, generované druhy sa znovu nekombinujú, aby ich generovali. Napríklad, NaOH a HCl reagovať za vzniku chloridu sodného a H ₂ O, ako veľmi stabilný druhy:

NaOH + HCl => NaCl + H ₂ O

Táto reakcia je nezvratná, nie je potrebné overovať, či sa časť NaOH alebo HCl regenerovala. To isté platí pre ostatné páry silných kyselín a zásad.

Rozpúšťanie kovov

Keď sa kovy rozpúšťajú v silných kyselinách, tvoria soľ, vodu a plyn. Napríklad je meď napadnutá kyselinou dusičnou za vzniku dusičnanu medi, vody a oxidu dusičitého:

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

Výsledný roztok je modrastej farby a medené častice sa už nikdy magicky neobjavia, čo naznačuje tvorbu kovovej medi.

zmydelneniu

Nakoniec máme zmydelňovaciu reakciu, ktorá je nezvratná; hoci niektoré z jeho vnútorných krokov sú reverzibilné. Mydlá, ktoré pochádzajú, sa nebudú premieňať späť na tuky, z ktorých pochádzajú; ani hydroxid draselný, KOH, tak silná báza, nemôže byť regenerovaný akýmkoľvek rovnovážnym účinkom.

Referencie

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
2. BBC. (2020). Čo sú nezvratné zmeny? Získané z: bbc.co.uk
3. Khan Academy. (2020). Chemické reakcie. Obnovené z: khanacademy.org
4. Skutočnosť Monster. (2020). DK Science: Chemical Reactions. Obnovené z: factmonster.com
5. Ginesa Blanco. (16. októbra 2019). Je pravda, že žiadna chemická reakcia nie je nezvratná? Krajina. Obnovené z: elpais.com