REVERZIBILNA REAKCIJA: KARAKTERISTIKE I PRIMJERI - KEMIJA - 2026

Reverzibilna reakcija je onaj koji u nekom trenutku u svom toku dosegne stanje ravnoteže u kojoj su koncentracije reaktanata i produkata ostaju nepromijenjene; to jest, oni se ne razlikuju, jer je brzina kojom se jedno troši ista s kojom se pojavljuje i druga. Kaže se da takvo stanje odgovara i dinamičkoj ravnoteži.

Međutim, ravnoteža se može vidjeti kao posljedica reverzibilnosti kemijske reakcije; budući da je u nepovratnim reakcijama nemoguće uspostaviti bilo kakvu ravnotežu. Da bi se to dogodilo, proizvodi moraju biti u mogućnosti da reagiraju jedni s drugima, pod specifičnim uvjetima tlaka i temperature, što uzrokuje vraćanje reaktanata.

Simbol dvostruke strelice ukazuje da je reakcija reverzibilna. Izvor: SVG sliku stvorio je Medium69.Cette image SVG je crtež s Medium69. Pridružite se ovom kreditu: William Crochot

To se previše pojednostavljuje korištenjem simbola dvostruke strelice (s dvije protuparalelne glave). Kad ga vidimo u kemijskoj jednadžbi, to znači da reakcija teče u oba smjera: s lijeva na desno (stvaranje proizvoda) i s desna na lijevo (nastajanje reaktanata ili reaktanata).

Manjina kemijskih reakcija je reverzibilna, a nalaze se uglavnom u organskim i anorganskim sintezama. U njima je izuzetno važno znati koji uvjeti favoriziraju ravnotežu kako bi se procijenile količine proizvoda koje se mogu dobiti.

Karakteristike reverzibilnih reakcija

Opća jednadžba i ravnoteža

Reverzibilna reakcija ima sljedeću opću jednadžbu, s obzirom na to da postoje samo dva reaktanata, A i B:

A + B ⇌ C + D

Dvostruka strelica označava da A i B reagiraju kako bi proizvele C i D, ali i C i D mogu međusobno reagirati da regeneriraju reaktante; to jest, odvija se reakcija u suprotnom smjeru, s desna na lijevo.

Izravna reakcija proizvodi proizvode, dok je obrnuta, reaktivna. Ako je jedan egzotermičan, drugi mora biti endotermičan i oboje se pojavljuju spontano; ali ne nužno istom brzinom.

Na primjer, A i B mogu biti manji ili nestabilni od C i D; i stoga se troše brže nego što ih C i D može obnavljati.

Ako proizvodi C i D jedva reagiraju, tada će doći do većeg nakupljanja proizvoda od reaktanata. To znači da ćemo, kad postignemo kemijsku ravnotežu, imati veće koncentracije C i D u odnosu na A ili B, bez obzira da li se njihove koncentracije ne mijenjaju.

Kaže se da se ravnoteža pomakne ulijevo, gdje će biti više proizvoda nego reaktanata.

Načelo Le Châtelier

Reverzibilna reakcija karakterizira odvijanje u oba smjera u kemijskoj jednadžbi, dostizanje točke ravnoteže i reagiranje na vanjske promjene ili utjecaje slijedeći princip le Châtelier.

U stvari, zahvaljujući ovom principu, Bertholletova zapažanja iz 1803. mogu se objasniti kad je prepoznao kristale Na ₂ CO ₃ u pješčanom jezeru smještenom u Egiptu. Reakcija dvostrukog pomaka bila bi:

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

Za obrnuti da dođe do reakcije, mora postojati višak NaCl, a time i ravnoteža bi pomak udesno: prema stvaranju Na ₂ CO ₃.

Ova je karakteristika od velike važnosti jer se na isti način manipuliraju pritisci ili temperature da bi se favorizirao smjer reakcije koju generiraju vrste koje nas zanimaju.

Kemijske promjene

Kemijske promjene za reverzibilne reakcije obično su manje očite od onih koje se vide za nepovratne reakcije. Međutim, postoje reakcije, posebno one koje uključuju metalne komplekse, u kojima vidimo promjene boje ovisne o temperaturi.

Kemijske vrste

Bilo koja vrsta spoja može biti uključena u reverzibilnu reakciju. Uviđa se da dvije soli mogu uspostavljanja ravnoteže, Na ₂ CO ₃ i CaClz ₂. Isto se događa između metalnih kompleksa ili molekula. Zapravo, velik dio reverzibilnih reakcija nastaje zbog molekula sa specifičnim vezama koje se razbijaju i regeneriraju iznova i iznova.

Primjeri reverzibilnih reakcija

Otopina kobaltovog klorida

Otopina kobaltovog klorida, CoCl ₂, u vodi postaje mrlja ružičasta zbog stvaranja složene vodene otopine. Kada se ova otopina zagrijava, boja se mijenja u plavu, što daje sljedeću reverzibilnu reakciju:

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

Gdje je Q opskrbljena toplinom. Ta toplina dehidrira kompleks, ali kako se otopina hladi, ili ako joj se doda voda, vratit će se svojoj izvornoj ružičastoj boji.

Vodikov jodid

Sljedeća reverzibilna reakcija je možda najklasičnija u uvođenju koncepta kemijske ravnoteže:

H ₂ (g) + I ₂ (s) ⇌ 2HI (g)

Imajte na umu da reakcijom uspijeva uspostaviti ravnotežu čak i kad je jod u čvrstom stanju. Sve su vrste molekularne: HH, II i HI.

Hidroliza

Hidroliza je vrlo reprezentativan primjer reverzibilnih reakcija. Među najjednostavnijima imamo onu koja pati od konjugirane kiseline ili baze. Hidroliza amonijev ion, NH ₄ ⁺, i karbonata iona, CO ₃ ^2-, su kako slijedi:

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

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

Ako dodamo bazu koja doprinosi OH ^- ionima u sredinu, pomičemo obje ravnoteže ulijevo.

Otopina kromat-dikromata

Vrlo slično kao u prvom primjeru, otopina kromata podliježe promjeni boje, ali zbog varijacija u temperaturi, ali ne i u pH. Reverzibilna reakcija je:

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

Tako da, ako žuta otopina HR ₄ ^2- zakiseli s bilo kojom od kiselina, njegova boja se odmah narančastu boju. A ako se kasnije alkalizira ili joj se doda obilna voda, ravnoteža će se pomaknuti udesno, požuteći žuta boja i pojesti Cr ₂ O ₇ ^2-.

Amonijak

Sintezu amonijaka, NH ₃, obuhvaća reverzibilnu reakciju prilagođen tako da plinoviti dušik, vrlo inertna vrsta, reagira:

N ₂ (g) + 3H ₂ (s) ⇌ 2NH ₃ (g)

Esterifikacija

I na kraju, spominje se primjer organske kemije: esterifikacija. Ono se sastoji od dobivanja estera iz karboksilne kiseline i alkohola u mediju s jakim kiselinama. Reverzibilna reakcija je:

RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR „+ H ₂ O

Reference

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Walter J. Moore. (1963). Fizička kemija. U Kemijskoj kinetici. Četvrto izdanje, Longmans.
3. Ira N. Levine. (2009). Načela fizikohemije. Šesto izdanje, str. 479-540. Mc Graw Hill.
4. Wikipedia. (2020). Reverzibilna reakcija. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
5. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (19. kolovoza 2019.). Definicija i primjeri reverzibilne reakcije. Oporavilo od: misel.com
6. Binod Shrestha. (05. lipnja 2019.). Reverzibilne i nepovratne reakcije. Kemija LibreTexts. Oporavak od: chem.libretexts.org
7. David Wood. (2020). Reverzibilne kemijske reakcije: definicija i primjeri. Studija. Oporavilo od: study.com