Reversible reaksjonsegenskaper og eksempler

EN reversibel reaksjon Det er en som på et eller annet tidspunkt i løpet når en tilstand av likevekt der konsentrasjonene av reaktantene og produktene forblir konstante; det vil si at de ikke varierer, siden hastigheten den ene forbrukes med er den samme som den andre vises med. Det sies også at en slik tilstand tilsvarer en dynamisk likevekt.

Imidlertid kunne likevekt sees på som en konsekvens av reversibiliteten til en kjemisk reaksjon; siden det i irreversible reaksjoner er umulig å etablere noen likevekt. For at dette skal skje, må produktene kunne reagere med hverandre under spesifikke forhold for trykk og temperatur, noe som får reaktantene til å komme tilbake..

Ovennevnte er forenklet ved å bruke dobbeltpilsymbolet (med to antiparallelle hoder). Når vi ser det i en kjemisk ligning, betyr det at reaksjonen fortsetter i begge retninger: fra venstre til høyre (dannelse av produkter), og fra høyre til venstre (dannelse av reaktanter eller reaktanter).

Mindretallet av kjemiske reaksjoner er reversible, og de finnes hovedsakelig i organiske og uorganiske synteser. I disse er det ekstremt viktig å vite hvilke forhold som favoriserer likevekt for å estimere produktmengdene som kan oppnås..

Artikkelindeks

• 1 Kjennetegn på reversible reaksjoner
  • 1.1 Generell ligning og likevekt
  • 1.2 Le Châtelier-prinsippet
  • 1.3 Kjemiske endringer
  • 1.4 Kjemiske arter
• 2 Eksempler på reversible reaksjoner
  • 2.1 Koboltkloridoppløsning
  • 2.2 Hydrogenjodid
  • 2.3 Hydrolyse
  • 2.4 Kromat-dikromat-løsning
  • 2.5 Ammoniakk
  • 2.6 Forestring
• 3 Referanser

Kjennetegn på reversible reaksjoner

Generell ligning og likevekt

En reversibel reaksjon har følgende generelle ligning, med tanke på at det bare er to reaktanter, A og B:

A + B ⇌ C + D

Den doble pilen indikerer at A og B reagerer for å produsere C og D, men også C og D kan reagere med hverandre for å regenerere reaktantene; det vil si at reaksjonen i motsatt retning, fra høyre til venstre, finner sted.

Direkte reaksjon produserer produkter, mens den omvendte, reaktive. Hvis den ene er eksoterm, må den andre logisk være endoterm, og begge skjer spontant; men ikke nødvendigvis i samme hastighet.

For eksempel kan A og B være mindre eller ustabile enn C og D; og at de derfor blir fortært raskere enn C og D kan regenerere dem.

Hvis produktene C og D knapt reagerer med hverandre, vil det være større opphopning av produkter enn reaktanter. Dette betyr at når kjemisk likevekt er nådd, vil vi ha høyere konsentrasjoner av C og D enn av A eller B, uavhengig av om konsentrasjonen deres ikke varierer..

Jevnhet sies da å være forskjøvet til venstre, der det vil være flere produkter enn reaktanter.

Le Châtelier-prinsippet

En reversibel reaksjon er preget av å finne sted i begge retninger i en kjemisk ligning, nå et likevektspunkt og svare på ytre endringer eller påvirkninger etter prinsippet om le Châtelier.

Takket være dette prinsippet kunne Berthollets observasjoner i 1803, da han kjente igjen Na-krystaller, forklares._toCO₃ i en sandvann som ligger i Egypt. Dobbel forskyvningsreaksjon ville være:

Na_toCO₃(ac) + CaCl_to(ac)  ⇌ NaCl (aq) + CaCO₃(ac)

For at den omvendte reaksjonen skal finne sted, må det være et overskudd av NaCl, og dermed vil likevekten skifte til høyre: mot dannelsen av NaCl_toCO₃.

Denne karakteristikken er av stor betydning fordi, på samme måte, trykk eller temperaturer manipuleres for å favorisere reaksjonsretningen generert av arten av interesse..

Kjemiske endringer

Kjemiske endringer for reversible reaksjoner har en tendens til å være mindre åpenbare enn de som er sett for irreversible reaksjoner. Imidlertid er det reaksjoner, spesielt de som involverer metallkomplekser, der vi ser temperaturavhengige fargeendringer..

Kjemiske arter

Enhver type forbindelse kan være involvert i en reversibel reaksjon. Man så at to salter er i stand til å etablere en likevekt, Na_toCO₃ og CaCl_to. Det samme skjer mellom metallkomplekser eller molekyler. Faktisk skyldes mye av de reversible reaksjonene molekyler med spesifikke bindinger som brytes og regenereres igjen og igjen..

Eksempler på reversible reaksjoner

Koboltkloridoppløsning

En løsning av koboltklorid, CoCl_to, i vann flekker den rosa på grunn av dannelsen av et kompleks vandig. Når denne løsningen varmes opp, endres fargen til blå, og gir følgende reversible reaksjon:

[Co (H_toELLER)₆]^to+(ac) (rosa) + 4Cl^-(ac) + Q ⇌ CoCl₄^to-(ac) (blå) + 6H_toO (l)

Hvor Q er varmen som tilføres. Denne varmen dehydrerer komplekset, men når løsningen avkjøles, eller hvis det tilsettes vann, vil den gå tilbake til sin opprinnelige rosa farge..

Hydrogenjodid

Følgende reversible reaksjon er kanskje den mest klassiske når man introduserer begrepet kjemisk likevekt:

H_to(g) + I_to(s) ⇌ 2HI (g)

Merk at reaksjonen klarer å etablere en likevekt, selv når jodet er i fast tilstand. Alle artene er molekylære: H-H, I-I og H-I.

Hydrolyse

Hydrolyser er veldig representative eksempler på reversible reaksjoner. Blant de enkleste har vi den som gjennomgår en konjugert syre eller base. Hydrolyse av ammoniumionen, NH₄⁺, og karbonationen, CO₃^to-, er som følger:

NH₄⁺(ac) + H_toO (l) ⇌ NH₃(g) + OH^-

CO₃^to-(ac) + H_toO (l) ⇌ HCO₃^-(ac) + OH^-

Hvis vi legger til en base som bidrar med OH-ioner^- til midten vil vi forskyve begge balansene til venstre.

Kromat-dikromat-løsning

Svært lik som i det første eksemplet, gjennomgår en kromatoppløsning en fargeendring, men på grunn av temperaturvariasjoner, men ikke i pH. Den reversible reaksjonen er:

2CrO₄^to-(ac) (gul) + 2H₃ELLER⁺(ac) ⇌ Cr_toELLER₇^to-(ac) (oransje) + 3H_toO (l)

Så hvis til en gul CrO-løsning₄^to- hvis den syrnes med en hvilken som helst syre, blir fargen umiddelbart oransje. Og hvis det tilsettes alkalisert eller rikelig med vann, vil balansen skifte til høyre, den gule fargen dukker opp igjen og Cr forbrukes._toELLER₇^to-.

Ammoniakk

Syntesen av ammoniakk, NH₃, Det innebærer en reversibel reaksjon justert slik at det gassformige nitrogenet, en veldig inert art, reagerer:

N_to(g) + 3H_to(s) ⇌ 2NH₃(g)

Forestring

Og til slutt nevnes et eksempel på organisk kjemi: forestring. Dette består i å skaffe en ester fra en karboksylsyre og en alkohol i et sterkt surt medium. Den reversible reaksjonen er:

RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR '+ H_toELLER

Referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi. (8. utg.). CENGAGE Læring.
2. Walter J. Moore. (1963). Fysisk kjemi. I kjemisk kinetikk. Fjerde utgave, Longmans.
3. Ira N. Levine. (2009). Prinsipper for fysisk-kjemi. Sjette utgave, s. 479-540. Mc Graw Hill.
4. Wikipedia. (2020). Reversibel reaksjon. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (19. august 2019). Reversibel reaksjonsdefinisjon og eksempler. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
6. Binod Shrestha. (5. juni 2019). Reversible og irreversible reaksjoner. Kjemi LibreTexts. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
7. David Wood. (2020). Reversible kjemiske reaksjoner: definisjon og eksempler. Studere. Gjenopprettet fra: study.com