- Характеристики обратимых реакций
- Общее уравнение и равновесие
- Принцип Ле Шателье
- Химические изменения
- Химические вещества
- Примеры обратимых реакций
- Раствор хлорида кобальта
- Йодоводород
- Гидролиз
- Хромат-дихроматный раствор
- аммоний
- Этерификация
- Ссылки
Обратимая реакция является тот , который в каком - то момент в его ходе достигает состояние равновесия , в котором концентрация реагентов и продуктов остается неизменной; то есть они не меняются, так как скорость, с которой расходуется один, такая же, как и другой. Также говорят, что такое состояние соответствует динамическому равновесию.
Однако равновесие можно рассматривать как следствие обратимости химической реакции; поскольку в необратимых реакциях невозможно установить какое-либо равновесие. Для этого продукты должны иметь возможность реагировать друг с другом при определенных условиях давления и температуры, вызывая возврат реагентов.
Символ двойной стрелки указывает на то, что реакция обратима. Источник: Это SVG-изображение создано Medium69. Это SVG-изображение создано на Medium69. Пожалуйста, укажите это: Уильям Крошот.
Это упрощено за счет использования символа двойной стрелки (с двумя противоположно параллельными головками). Когда мы видим это в химическом уравнении, это означает, что реакция протекает в обоих направлениях: слева направо (образование продукта) и справа налево (реагент или образование реагента).
Меньшая часть химических реакций обратима, и они чаще всего встречаются при органическом и неорганическом синтезе. В них чрезвычайно важно знать, какие условия благоприятствуют равновесию, чтобы оценить количество продукта, которое может быть получено.
Характеристики обратимых реакций
Общее уравнение и равновесие
Обратимая реакция имеет следующее общее уравнение, учитывая, что есть только два реагента, A и B:
А + В ⇌ С + D
Двойная стрелка указывает, что A и B реагируют с образованием C и D, но также C и D могут реагировать друг с другом для регенерации реагентов; то есть имеет место реакция в обратном направлении, справа налево.
Прямая реакция дает продукты, а обратная реакционная. Если один является экзотермическим, другой по логике должен быть эндотермическим, и оба возникают спонтанно; но не обязательно с той же скоростью.
Например, A и B могут быть меньше или нестабильны, чем C и D; и поэтому они потребляются быстрее, чем C и D могут их регенерировать.
Если продукты C и D почти не взаимодействуют друг с другом, то накопление продуктов будет больше, чем реагентов. Это означает, что при достижении химического равновесия у нас будут более высокие концентрации C и D, чем A или B, независимо от того, не меняются ли их концентрации.
Тогда говорят, что равновесие сдвинуто влево, где продуктов будет больше, чем реагентов.
Принцип Ле Шателье
Обратимая реакция характеризуется тем, что она протекает в обоих направлениях в химическом уравнении, достигает точки равновесия и реагирует на внешние изменения или воздействия согласно принципу Ле Шателье.
Фактически, благодаря этому принципу можно было объяснить наблюдения Бертолле в 1803 году, когда он обнаружил кристаллы Na 2 CO 3 в песчаном озере, расположенном в Египте. Реакция двойного вытеснения будет:
Na 2 CO 3 (водн.) + CaCl 2 (водн.) ⇌ NaCl (водн.) + CaCO 3 (водн.)
Чтобы произошла обратная реакция, должен быть избыток NaCl, и поэтому равновесие сместится вправо: в сторону образования Na 2 CO 3 .
Эта характеристика имеет большое значение, потому что точно так же давление или температура регулируются, чтобы способствовать направлению реакции, генерируемой интересующими частицами.
Химические изменения
Химические изменения для обратимых реакций обычно менее очевидны, чем для необратимых реакций. Однако есть реакции, особенно с участием комплексов металлов, в которых мы видим изменение цвета в зависимости от температуры.
Химические вещества
Любой тип соединения может быть вовлечен в обратимую реакцию. Было замечено, что две соли способны установить равновесие: Na 2 CO 3 и CaCl 2 . То же самое происходит между комплексами металлов или молекулами. Фактически, большая часть обратимых реакций происходит из-за молекул со специфическими связями, которые разрываются и регенерируются снова и снова.
Примеры обратимых реакций
Раствор хлорида кобальта
Раствор хлорида кобальта CoCl 2 в воде окрашивает ее в розовый цвет из-за образования сложной водной смеси. Когда этот раствор нагревается, цвет меняется на синий, вызывая следующую обратимую реакцию:
2+ (водн.) (Розовый) + 4Cl - (водн.) + Q ⇌ CoCl 4 2- (водн.) (Синий) + 6H 2 O (l)
Где Q - подводимое тепло. Это тепло обезвоживает комплекс, но по мере охлаждения раствора или добавления воды он вернется к своему первоначальному розовому цвету.
Йодоводород
Следующая обратимая реакция, пожалуй, самая классическая в представлении концепции химического равновесия:
H 2 (г) + I 2 (т) ⇌ 2HI (г)
Обратите внимание, что в результате реакции удается установить равновесие, даже когда йод находится в твердом состоянии. Все виды молекулярные: HH, II и HI.
Гидролиз
Гидролиз - очень характерные примеры обратимых реакций. Среди самых простых у нас есть тот, который страдает от сопряженной кислоты или основания. Гидролиз иона аммония NH 4 + и карбонат-иона CO 3 2- протекает следующим образом:
NH 4 + (водн.) + H 2 O (л) ⇌ NH 3 (г) + OH -
CO 3 2- (водн.) + H 2 O (л) ⇌ HCO 3 - (водн.) + OH -
Если мы добавим в середину основание, которое дает ионы OH - , мы сдвинем оба равновесия влево.
Хромат-дихроматный раствор
Как и в первом примере, раствор хромата меняет цвет, но из-за колебаний температуры, но не pH. Обратимая реакция:
2CrO 4 2- (водн.) (Желтый) + 2H 3 O + (водн.) ⇌ Cr 2 O 7 2- (водн.) (Оранжевый) + 3H 2 O (l)
Так, если желтый раствор CrO 4 2- подкисить какой-либо кислотой, его цвет сразу станет оранжевым. И если затем сделать его щелочным или добавить обильное количество воды, баланс сместится вправо, снова появится желтый цвет и будет израсходован Cr 2 O 7 2- .
аммоний
Синтез аммиака, NH 3 , включает обратимую реакцию, настроенную таким образом, чтобы газообразный азот, очень инертный вид, реагировал:
N 2 (г) + 3H 2 (т) ⇌ 2NH 3 (г)
Этерификация
И, наконец, упоминается пример органической химии: этерификация. Он заключается в получении сложного эфира карбоновой кислоты и спирта в сильнокислой среде. Обратимая реакция:
RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR '+ H 2 O
Ссылки
- Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
- Уолтер Дж. Мур. (1963). Физическая химия. В химической кинетике. Четвертое издание, Лонгманс.
- Ира Н. Левин. (2009). Основы физико-химии. Издание шестое, стр. 479-540. Мак Гроу Хилл.
- Wikipedia. (2020). Обратимая реакция. Получено с: en.wikipedia.org
- Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (19 августа 2019 г.). Определение и примеры обратимой реакции. Получено с: thinkco.com
- Бинод Шреста. (05 июня 2019 г.). Обратимые и необратимые реакции. Химия LibreTexts. Получено с: chem.libretexts.org
- Дэвид Вуд. (2020). Обратимые химические реакции: определение и примеры. Учиться. Получено с: study.com