REVERZIBILNA REAKCIJA: ZNAČILNOSTI IN PRIMERI - KEMIJA - 2026

Reverzibilna reakcija je tista, ki na neki točki v svojem poteku doseže ravnovesno stanje, v katerem so koncentracije reaktantov in produktov konstantno; torej se ne razlikujejo, saj je hitrost, s katero se zaužije enaka, s katero se pojavi druga. Takšno stanje naj bi ustrezalo tudi dinamičnemu ravnovesju.

Vendar je bilo ravnovesje mogoče razumeti kot posledico reverzibilnosti kemične reakcije; saj v nepovratnih reakcijah ni mogoče vzpostaviti ravnovesja. Da se to zgodi, morajo biti produkti sposobni reagirati med seboj pod specifičnimi pogoji tlaka in temperature, zaradi česar se reaktanti vrnejo.

Simbol dvojne puščice pomeni, da je reakcija reverzibilna. Vir: To SVG sliko je ustvaril Medium69.Cette image SVG je etična črna barva Medium69. Prosimo za dobropis: William Crochot

To je poenostavljeno z uporabo dvojne puščice (z dvema protiparalnima glavama). Ko ga vidimo v kemijski enačbi, pomeni, da reakcija poteka v obe smeri: od leve proti desni (tvorba produktov) in od desne proti levi (tvorba reaktantov ali reaktantov).

Manjšina kemičnih reakcij je reverzibilna in jih najdemo večinoma v organskih in anorganskih sintezah. Pri teh je izredno pomembno vedeti, kateri pogoji dajejo prednost ravnovesju, da bi lahko ocenili količine izdelka, ki jih je mogoče dobiti.

Značilnosti reverzibilnih reakcij

Splošna enačba in ravnotežje

Reverzibilna reakcija ima naslednjo splošno enačbo, če upoštevamo, da obstajata le dva reaknta, A in B:

A + B ⇌ C + D

Dvojna puščica kaže, da A in B reagirata, da proizvedeta C in D, lahko pa tudi C in D medsebojno reagirata, da regenerirata reaktante; to pomeni, da poteka reakcija v nasprotni smeri, od desne proti levi.

Neposredna reakcija daje produkte, medtem ko je obratna, reaktivna. Če je eden eksotermičen, mora biti drugi logično endotermičen in se obe pojavita spontano; vendar ne nujno z isto hitrostjo.

Na primer, A in B sta lahko manjša ali nestabilna kot C in D; in se zato porabijo hitreje, kot jih C in D lahko obnavljata.

Če produkta C in D težko reagirata med seboj, potem pride do večjega kopičenja produktov kot reaktantov. To pomeni, da bomo imeli, ko bomo dosegli kemijsko ravnovesje, večje koncentracije C in D kot A ali B, ne glede na to, ali se njihove koncentracije ne spreminjajo.

Ravnotežje naj bi se nato premaknilo v levo, kjer bo več produktov kot reaktantov.

Načelo Le Châtelier

Za reverzibilno reakcijo je značilno, da poteka v obe smeri v kemijski enačbi, doseže ravnovesno točko in se odzove na zunanje spremembe ali vplive po principu le Châtelierja.

Dejansko je zahvaljujoč temu načelu mogoče razložiti Bertholletova opažanja iz leta 1803, ko je v peščenem jezeru, ki se nahaja v Egiptu, prepoznal kristale Na ₂ CO ₃ . Reakcija dvojnega premika bi bila:

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

Da bi prišlo do povratne reakcije, mora obstajati presežek NaCl in bi se ravnotežje premaknilo v desno: proti nastanku Na ₂ CO ₃ .

Ta lastnost je zelo pomembna, saj se na enak način manipulirajo pritiski ali temperature, da se favorizira smer reakcije, ki jo ustvarjajo zanimive vrste.

Kemične spremembe

Kemične spremembe za reverzibilne reakcije so ponavadi manj očitne od tistih, ki se kažejo pri nepovratnih reakcijah. Vendar obstajajo reakcije, zlasti tiste, ki vključujejo kovinske komplekse, v katerih opazimo temperaturno odvisne spremembe barve.

Kemične vrste

V reverzibilno reakcijo je lahko vključena katera koli vrsta spojine. Ugotovljeno je bilo, da sta dve soli sposobna vzpostaviti ravnovesje, Na ₂ CO ₃ in CaCb ₂ . Enako se dogaja med kovinskimi kompleksi ali molekulami. Pravzaprav je večina reverzibilnih reakcij posledica molekul s specifičnimi vezmi, ki se znova in znova razbijajo in regenerirajo.

Primeri reverzibilnih reakcij

Raztopina kobaltovega klorida

Raztopina kobaltovega klorida, CoCl ₂ , v vodi obarva rožnato, zaradi tvorbe kompleksne vodne snovi. Ko se ta raztopina segreje, se barva spremeni v modro in povzroči naslednjo reverzibilno reakcijo:

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

Kjer je Q dovajana toplota. Ta toplota dehidrira kompleks, toda ko se raztopina ohladi, ali če dodamo vodo, se bo vrnila v prvotno rožnato barvo.

Vodikov jodid

Naslednja reverzibilna reakcija je morda najbolj klasična pri uvedbi koncepta kemičnega ravnovesja:

H ₂ (g) + I ₂ (S) ⇌ 2HI (g)

Upoštevajte, da reakciji uspe vzpostaviti ravnotežje, tudi če je jod v trdnem stanju. Vse vrste so molekularne: HH, II in HI.

Hidroliza

Hidroliza je zelo reprezentativna primera reverzibilnih reakcij. Med najpreprostejšimi imamo tistega, ki trpi zaradi konjugirane kisline ali baze. Hidroliza amonijevega iona NH ₄ ⁺ in karbonatnega iona CO ₃ ^2- je naslednja:

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

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

Če dodamo osnovo, ki v sredini prispeva OH ^- ione , bomo obe ravnotežji prestavili v levo.

Raztopina kromat-dikromata

Zelo podobno kot v prvem primeru je raztopina kromata spreminjala barvo, vendar zaradi temperaturnih nihanj, ne pa tudi pri pH. Reverzibilna reakcija je:

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

Torej, če rumeno raztopino CrO ₄ ^2- nakisamo s katero koli kislino, bo njena barva takoj postala oranžna. Če se kasneje alkalizira ali doda dodana količina vode, se bo tehtnica premaknila v desno, rumena barva se bo ponovno pojavila in Cr ₂ O ₇ ^2- porabil .

Amoniak

Sinteza amoniaka NH ₃ vključuje reverzibilno reakcijo, ki je prilagojena tako, da reagira plinasti dušik, zelo inertna vrsta:

N ₂ (g) + 3H ₂ (s) ⇌ 2NH ₃ (g)

Esterifikacija

In končno je naveden primer organske kemije: esterifikacija. To vključuje pridobivanje estra iz karboksilne kisline in alkohola v močno kislem mediju. Reverzibilna reakcija je:

RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR '+ H ₂ O

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Walter J. Moore. (1963). Fizikalna kemija. V kemijski kinetiki. Četrta izdaja, Longmans.
3. Ira N. Levine. (2009). Načela fizikalne kemije. Šesta izdaja, str. 479–540. Mc Graw Hill.
4. Wikipedija. (2020). Reverzibilna reakcija. Pridobljeno: en.wikipedia.org
5. Helmenstine, Anne Marie, dr. (19. avgust 2019). Reverzibilna definicija reakcije in primeri. Pridobljeno: misel.com
6. Binod Shrestha. (5. junij 2019). Povratne in nepovratne reakcije. Kemija LibreTexts. Pridobljeno: chem.libretexts.org
7. David Wood. (2020). Reverzibilne kemične reakcije: definicija in primeri. Študij. Pridobljeno: study.com