REACȚIE REVERSIBILĂ: CARACTERISTICI ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

O reacție reversibilă este una care, la un moment dat, atinge o stare de echilibru în care concentrațiile reactanților și produselor rămân constante; adică nu variază, deoarece viteza cu care este consumat este aceeași cu care apare celălalt. Se spune că o asemenea stare corespunde unui echilibru dinamic.

Cu toate acestea, echilibrul poate fi văzut ca o consecință a reversibilității unei reacții chimice; deoarece în reacțiile ireversibile este imposibil să se stabilească echilibru. Pentru ca acest lucru să se întâmple, produsele trebuie să poată reacționa unele cu altele, în condiții specifice de presiune și temperatură, determinând revenirea reactanților.

Simbolul dublu săgeată indică faptul că o reacție este reversibilă. Sursa: Această imagine SVG a fost creată de Medium69.Cette image SVG a été créée par Medium69.Creditați acest lucru: William Crochot

Acest lucru este simplificat prin utilizarea simbolului săgeată dublă (cu două capete antiparalele). Când o vedem într-o ecuație chimică, înseamnă că reacția se desfășoară în ambele direcții: de la stânga la dreapta (formarea produsului) și de la dreapta la stânga (formarea reactantului sau a reactantului).

Minoritatea reacțiilor chimice sunt reversibile și se găsesc mai ales în sinteze organice și anorganice. În acestea, este extrem de important să știm ce condiții favorizează echilibrul pentru a estima cantitățile de produs care pot fi obținute.

Caracteristicile reacțiilor reversibile

Ecuație generală și echilibru

O reacție reversibilă are următoarea ecuație generală, considerând că există doar doi reactanți, A și B:

A + B ⇌ C + D

Săgeata dublă indică faptul că A și B reacționează pentru a produce C și D, dar și C și D pot reacționa unul cu celălalt pentru a regenera reactanții; adică are loc reacția în sens invers, de la dreapta la stânga.

Reacția directă produce produse, în timp ce invers, reactive. Dacă unul este exotermic, celălalt trebuie să fie, în mod logic, endotermic și ambele apar spontan; dar nu neapărat cu aceeași viteză.

De exemplu, A și B pot fi mai mici sau instabile decât C și D; și, prin urmare, acestea sunt consumate mai repede decât C și D le pot regenera.

Dacă produsele C și D reacționează cu greu între ele, atunci va exista o acumulare mai mare de produse decât a reactanților. Aceasta înseamnă că, atunci când este atins echilibrul chimic, vom avea concentrații mai mari de C și D decât de A sau B, indiferent dacă concentrațiile lor nu variază.

Se spune că echilibrul este deplasat spre stânga, unde vor exista mai multe produse decât reactanți.

Principiul Le Châtelier

O reacție reversibilă este caracterizată prin faptul că are loc pe ambele direcții într-o ecuație chimică, atingând un punct de echilibru și răspunzând la schimbări sau influențe externe urmând principiul le Châtelier.

De fapt, datorită acestui principiu, observațiile lui Berthollet din 1803 ar putea fi explicate, când a recunoscut cristale de Na ₂ CO ₃ într-un lac de nisip situat în Egipt. Reacția dublă de deplasare ar fi:

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

Pentru ca reacția inversă să aibă loc, trebuie să existe un exces de NaCl și, astfel, echilibrul să se deplaseze spre dreapta: spre formarea Na ₂ CO ₃ .

Această caracteristică are o importanță deosebită, deoarece în același mod sunt manipulate presiunile sau temperaturile pentru a favoriza direcția reacției pe care o generează specia de interes.

Modificări chimice

Modificările chimice pentru reacțiile reversibile tind să fie mai puțin evidente decât cele observate pentru reacțiile ireversibile. Cu toate acestea, există reacții, în special cele care implică complexe metalice, în care vedem schimbări de culoare dependente de temperatură.

Specii chimice

Orice tip de compus poate fi implicat într-o reacție reversibilă. Sa văzut că două săruri sunt capabile să stabilească un echilibru, Na ₂ CO ₃ și CaCl ₂ . La fel se întâmplă între complexele metalice sau molecule. De fapt, o mare parte din reacțiile reversibile se datorează moleculelor cu legături specifice care se rup și se regenerează iar și iar.

Exemple de reacții reversibile

Soluție de clorură de cobalt

O soluție de clorură de cobalt, CoCl ₂ , în petele de apă este roz, datorită formării unui apos complex. Când această soluție este încălzită, culoarea se schimbă în albastru, dând următoarea reacție reversibilă:

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

Unde Q este căldura furnizată. Această căldură deshidratează complexul, dar pe măsură ce soluția se răcește sau dacă se adaugă apă, aceasta va reveni la culoarea sa roz originală.

Iodură de hidrogen

Următoarea reacție reversibilă este poate cea mai clasică în introducerea conceptului de echilibru chimic:

H ₂ (g) + I ₂ (s) ⇌ 2HI (g)

Rețineți că reacția reușește să stabilească un echilibru chiar și atunci când iodul este în stare solidă. Toate speciile sunt moleculare: HH, II și HI.

Hidroliză

Hidroliza sunt exemple foarte reprezentative de reacții reversibile. Printre cele mai simple îl avem pe cel care suferă de un acid sau bază conjugată. Hidroliza ionului de amoniu, NH ₄ ⁺ și a ionului carbonat, CO ₃ ^2- , sunt următoarele:

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

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

Dacă vom adăuga o bază care contribuie OH ^- ioni la mijloc, vom schimba ambele echilibre spre stânga.

Soluție crom-dicromat

Foarte asemănător ca în primul exemplu, o soluție de cromat suferă o schimbare de culoare, dar datorită variațiilor de temperatură, dar nu de pH. Reacția reversibilă este:

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

Deci, în cazul în care o soluție galbenă de CrO ₄ ^2- se acidulează cu orice acid, culoarea se va transforma imediat portocaliu. Și dacă se face apoi se adaugă apă alcalină sau abundentă, soldul se va schimba spre dreapta, culoarea galbenă reapărând și Cr ₂ O ₇ ^{2- fiind} consumată .

Amoniac

Sinteza amoniacului, NH ₃ , implică o reacție reversibilă ajustată astfel încât azotul gazos, o specie foarte inertă, să reacționeze:

N ₂ (g) + 3H ₂ (s) ⇌ 2NH ₃ (g)

Esterificarea

Și în final, este menționat un exemplu de chimie organică: esterificarea. Aceasta constă în obținerea unui ester dintr-un acid carboxilic și un alcool într-un mediu acid puternic. Reacția reversibilă este:

RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR „+ H ₂ O

Referințe

1. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
2. Walter J. Moore. (1963). Chimie Fizica. În cinetica chimică. Ediția a patra, Longmans.
3. Ira N. Levine. (2009). Principiile fizico-chimiei. Ediția a șasea, p. 479-540. Mc Graw Hill.
4. Wikipedia. (2020). Reacție reversibilă. Recuperat de la: en.wikipedia.org
5. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (19 august 2019). Definiție și exemple de reacție reversibilă. Recuperat de la: thinkco.com
6. Binod Shrestha. (05 iunie 2019). Reacții reversibile și ireversibile. Chimie LibreTexturi. Recuperat din: chem.libretexts.org
7. David Wood. (2020). Reacții chimice reversibile: definiție și exemple. Studiu. Recuperat din: studiu.com