REVERZIBILNÁ REAKCIA: VLASTNOSTI A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026

Reverzibilné reakcie je taká, ktorá v určitom okamihu v jeho priebehu dosiahne rovnovážneho stavu, v ktorom sa koncentrácia reakčných zložiek a produktov zostáva konštantný; to znamená, že sa nemenia, pretože rýchlosť, s ktorou sa jedna konzumuje, je rovnaká, s akou sa objavuje druhá. O takomto stave sa tiež hovorí, že zodpovedá dynamickej rovnováhe.

Rovnováha sa však dá vnímať ako dôsledok reverzibility chemickej reakcie; pretože pri nezvratných reakciách nie je možné nastoliť rovnováhu. Aby sa to stalo, výrobky musia byť schopné navzájom reagovať za špecifických podmienok tlaku a teploty, čo spôsobuje návrat reaktantov.

Symbol dvojitej šípky znamená, že reakcia je reverzibilná. Zdroj: Tento obrázok SVG bol vytvorený médiom Medium69.Cette image SVG a été créée par Medium69.Úver na tento účet: William Crochot

Toto je zjednodušené použitím symbolu dvojitej šípky (s dvoma protiľahlými hlavami). Keď to vidíme v chemickej rovnici, znamená to, že reakcia prebieha v oboch smeroch: zľava doprava (tvorba produktu) a sprava doľava (tvorba reaktantu alebo reaktantu).

Menšia časť chemických reakcií je reverzibilná a vyskytuje sa väčšinou v organických a anorganických syntézach. V týchto prípadoch je mimoriadne dôležité vedieť, aké podmienky podporujú rovnováhu, aby bolo možné odhadnúť množstvá produktu, ktoré je možné získať.

Charakteristiky reverzibilných reakcií

Všeobecná rovnica a rovnováha

Reverzibilná reakcia má nasledujúcu všeobecnú rovnicu, berúc do úvahy, že existujú iba dva reaktanty, A a B:

A + B = C + D

Dvojitá šípka označuje, že A a B reagujú za vzniku C a D, ale tiež C a D môžu navzájom reagovať, aby regenerovali reaktanty; to znamená, že prebieha reakcia opačným smerom, sprava doľava.

Priama reakcia vytvára produkty, zatiaľ čo spätná reakcia je reaktívna. Ak je jedna exotermická, druhá musí byť logicky endotermická a obe sa vyskytujú spontánne; ale nie nevyhnutne rovnakou rýchlosťou.

Napríklad A a B môžu byť menšie alebo nestabilné ako C a D; a preto sa spotrebúvajú rýchlejšie ako C a D ich môže regenerovať.

Ak produkty C a D sotva navzájom reagujú, potom dôjde k väčšej akumulácii produktov ako reaktantov. To znamená, že keď sa dosiahne chemická rovnováha, budeme mať vyššie koncentrácie C a D ako A alebo B, bez ohľadu na to, či sa ich koncentrácie nemenia.

O rovnováhe sa potom hovorí, že je posunutá doľava, kde bude viac produktov ako reaktantov.

Princíp Le Châteliera

Reverzibilná reakcia je charakterizovaná tým, že prebieha v oboch smeroch v chemickej rovnici, dosahuje bod rovnováhy a reaguje na vonkajšie zmeny alebo vplyvy podľa princípu le Châtelier.

V skutočnosti, vďaka tomuto princípu, Berthollet jeho pozorovanie v roku 1803 by mohli byť vysvetlené, keď spoznal Meste na ₂ CO ₃ kryštály do pieskového jazera v Egypte. Reakcia dvojitého posunu by bola:

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

Pre reverzná reakcia prebiehať, musí byť prebytok NaCl, a tým vyváženosť sa posunú doprava: smerom k tvorbe Na ₂ CO ₃ .

Táto charakteristika je veľmi dôležitá, pretože rovnakým spôsobom sú tlaky alebo teploty manipulované tak, aby uprednostňovali smer reakcie generovanej záujmovým druhom.

Chemické zmeny

Chemické zmeny pre reverzibilné reakcie sú zvyčajne menej zrejmé ako zmeny pozorované pre ireverzibilné reakcie. Existujú však reakcie, najmä tie, ktoré sa týkajú kovových komplexov, v ktorých vidíme zmeny farby závislé od teploty.

Chemické druhy

Na reverzibilnej reakcii sa môže podieľať akýkoľvek typ zlúčeniny. Bolo vidieť, že dve soli, sú schopné sa zavádza rovnováhy, Na ₂ CO ₃ a Cacia ₂ . To isté sa deje medzi kovovými komplexmi alebo molekulami. V skutočnosti je veľa reverzibilných reakcií spôsobená molekulami so špecifickými väzbami, ktoré sa znovu a znovu rozpadajú a regenerujú.

Príklady reverzibilných reakcií

Roztok chloridu kobaltnatého

Roztok chloridu kobaltnatého, Coclé ₂ , na škvrny od vody Pink, vzhľadom k tvorbe komplexného vodného. Keď sa tento roztok zahreje, farba sa zmení na modrú, čím sa dosiahne táto reverzibilná reakcia:

²⁺ (aq) (ružový) + 4cl ^- (aq) + Q ⇌ Coclé ₄ ^2- (vodný) (modrá) + 6H ₂ O (l)

Kde Q je dodávané teplo. Toto teplo dehydratuje komplex, ale keď sa roztok ochladí, alebo ak sa pridá voda, vráti sa do svojej pôvodnej ružovej farby.

Jodovodík

Nasledujúca reverzibilná reakcia je pravdepodobne najtradičnejšia pri zavádzaní konceptu chemickej rovnováhy:

H ₂ (g) + I ₂ (S) ⇌ 2HI (g)

Všimnite si, že sa reakcii podarí dosiahnuť rovnováhu, aj keď je jód v pevnom stave. Všetky druhy sú molekulárne: HH, II a HI.

hydrolýza

Hydrolýza je veľmi reprezentatívnym príkladom reverzibilných reakcií. Medzi najjednoduchšie máme tú, ktorá trpí konjugovanou kyselinou alebo zásadou. Hydrolýza amónneho iónu, NH ₄ ⁺ , a uhličitanových iónov, CO ₃ ^2- , sú nasledujúce:

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

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

Ak pridáme bázu, ktorá prispieva OH ^- ióny do stredu, posunieme obe rovnováhy doľava.

Chroman-dichrómanový roztok

Veľmi podobný ako v prvom príklade, chromátový roztok podlieha zmene farby, ale kvôli zmenám teploty, ale nie pH. Reverzibilná reakcia je:

2CrO ₄ ^2- (vodný) (žltá) + 2 H ₃ O ⁺ (aq) ⇌ Cr ₂ O ₇ ^2- (aq) (oranžová) + 3H ₂ O (l)

Takže, ak sa žltý roztok CrO ₄ ² sa okyslí akúkoľvek kyselinou, jej farba sa okamžite zmení na oranžovú. A v prípade, že sa potom robí sa pridá alkalická alebo dostatok vody, váha sa posunú doprava, žltá farba znovu sa objavuje a Cr ₂ O ₇ ^{2 je} spotrebovaná .

amoniak

Syntéza amoniaku, NH ₃ , zahŕňa reverzibilné reakciu, upraví tak, že plynný dusík, veľmi inertné druhy, reaguje:

N ₂ (g) + 3H ₂ (S) ⇌ 2NH ₃ (g)

esterifikácie

Nakoniec je uvedený príklad organickej chémie: esterifikácia. To spočíva v získaní esteru z karboxylovej kyseliny a alkoholu v silnom kyslom prostredí. Reverzibilná reakcia je:

RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR, + H ₂ O

Referencie

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
2. Walter J. Moore. (1963). Fyzikálna chémia. V chemickej kinetike. Štvrté vydanie, Longmans.
3. Ira N. Levine. (2009). Zásady fyzikálnochemie. Šieste vydanie, s. 479-540. Mc Graw Hill.
4. Wikipedia. (2020). Reverzibilná reakcia. Obnovené z: en.wikipedia.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (19. augusta 2019). Definícia a príklady reverzibilnej reakcie. Získané z: thinkco.com
6. Binod Shrestha. (5. júna 2019). Reverzibilné a nezvratné reakcie. Chémia LibreTexts. Obnovené z: chem.libretexts.org
7. David Wood. (2020). Reverzibilné chemické reakcie: definícia a príklady. Štúdia. Obnovené z: study.com