ОБОРОТНА РЕАКЦІЯ: ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Оборотна реакція є той , який в якому - то момент в його ході досягає стан рівноваги , в якому концентрація реагентів і продуктів залишається незмінною; тобто вони не змінюються, оскільки швидкість, з якою споживається однакова, з якою з’являється інша. Такий стан, як кажуть, також відповідає динамічній рівновазі.

Однак рівновага може розглядатися як наслідок оборотності хімічної реакції; оскільки в незворотних реакціях встановити рівновагу неможливо. Щоб це відбулося, продукти повинні бути в змозі реагувати один з одним в конкретних умовах тиску і температури, внаслідок чого реагенти повертаються.

Символ подвійної стрілки означає, що реакція є оборотною. Джерело: Цей образ SVG був створений компанією Medium69.Cette image SVG a été créée від Medium69. Будь ласка, кредитуйте: Вільям Крохот

Це спрощено за допомогою символу подвійної стрілки (з двома протипаралельними голівками). Коли ми бачимо це в хімічному рівнянні, це означає, що реакція протікає в обох напрямках: зліва направо (утворення продукту), і справа наліво (утворення реагенту чи реагенту).

Більшість хімічних реакцій є оборотними, і вони виявляються в основному в органічних та неорганічних синтезах. У них надзвичайно важливо знати, які умови сприяють рівновазі, щоб оцінити кількість продукту, який можна отримати.

Характеристика оборотних реакцій

Загальне рівняння та рівновага

Оборотна реакція має таке загальне рівняння, враховуючи, що існує лише два реагенти, А і В:

A + B ⇌ C + D

Подвійна стрілка вказує, що A і B реагують на отримання C і D, але також C і D можуть реагувати один з одним на регенерацію реагентів; тобто відбувається реакція у зворотному напрямку, справа наліво.

Пряма реакція дає продукти, тоді як зворотна, реакційноздатна. Якщо одна екзотермічна, інша повинна логічно бути ендотермічною, і обидва виникають спонтанно; але не обов’язково з однаковою швидкістю.

Наприклад, A і B можуть бути меншими або нестабільними, ніж C і D; і, отже, вони споживаються швидше, ніж C і D можуть регенерувати їх.

Якщо продукти C і D навряд чи реагують один з одним, то буде більше скупчення продуктів, ніж реагентів. Це означає, що коли буде досягнута хімічна рівновага, ми матимемо більш високі концентрації C і D, ніж A або B, незалежно від того, чи змінюються їх концентрації.

Потім, як кажуть, рівновагу зміщують вліво, де буде більше продуктів, ніж реагентів.

Принцип Ле Шательє

Оборотна реакція характеризується тим, що відбувається в обох напрямках в хімічному рівнянні, досягаючи точки рівноваги і реагуючи на зовнішні зміни або впливи за принципом ле Шательє.

Насправді, завдяки цьому принципу, спостереження Бертолле в 1803 році можна було пояснити, коли він розпізнав кристали Na ₂ CO ₃ в піщаному озері, розташованому в Єгипті. Реакція подвійного переміщення буде такою:

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

Для того, щоб відбулася зворотна реакція, повинно бути надлишок NaCl, і, отже, рівновага зміститься вправо: в бік утворення Na ₂ CO ₃ .

Ця характеристика має велике значення, оскільки таким же чином маніпулюють тиском або температурою, щоб сприяти напрямку реакції, викликаної цікавими видами.

Хімічні зміни

Хімічні зміни оборотних реакцій, як правило, менш очевидні, ніж ті, що спостерігаються при незворотних реакціях. Однак є реакції, особливо ті, що стосуються металевих комплексів, в яких ми бачимо залежність від температури кольору.

Хімічні види

Будь-який тип з'єднання може бути залучений до зворотної реакції. Було видно, що дві солі здатні встановити рівновагу, Na ₂ CO ₃ та CaCl ₂ . Те саме відбувається між металевими комплексами або молекулами. Насправді значна частина оборотних реакцій обумовлена ​​молекулами зі специфічними зв’язками, які розриваються та регенеруються знову і знову.

Приклади оборотних реакцій

Розчин хлориду кобальту

Розчин хлориду кобальту, CoCl ₂ , у воді забарвлює його в рожевий колір, завдяки утворенню складного водного. Коли цей розчин нагрівається, колір змінюється на синій, даючи таку зворотну реакцію:

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

Де Q - тепло, що подається. Це тепло зневоднює комплекс, але, коли розчин охолоне, або якщо буде додана вода, він повернеться до свого первісного рожевого кольору.

Йодид водню

Наступна оборотна реакція, мабуть, є найбільш класичною для впровадження концепції хімічної рівноваги:

H ₂ (g) + I ₂ (s) ⇌ 2HI (g)

Зауважте, що реакція досягає рівноваги навіть тоді, коли йод знаходиться в твердому стані. Усі види молекулярні: HH, II та HI.

Гідроліз

Гідроліз - дуже репрезентативні приклади оборотних реакцій. Серед найпростіших у нас є той, який страждає від кон'югованої кислоти або основи. Гідроліз іона амонію, NH ₄ ⁺ та іона карбонату, CO ₃ ^2- , є таким:

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

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

Якщо ми додамо основу, яка сприяє ОН ^- іонам в середині, ми змістимо обидві рівноваги вліво.

Розчин хромат-дихромату

Дуже подібний, як у першому прикладі, розчин хромату зазнає зміни кольору, але через зміни температури, але не рН. Оборотна реакція:

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

Отже, якщо жовтий розчин CrO ₄ ^2- підкислити будь-якою кислотою, його колір відразу ж стане помаранчевим. І якщо в неї потім буде додаватися лужна або рясна вода, баланс зміститься вправо, знову з’явиться жовтий колір і Cr ₂ O ₇ ^2- вживається .

Аміак

Синтез аміаку NH ₃ включає зворотну реакцію, відрегульовану таким чином, що газоподібний азот, дуже інертний вид, реагує:

N ₂ (g) + 3H ₂ (s) ⇌ 2NH ₃ (g)

Етерифікація

І нарешті, наводиться приклад органічної хімії: етерифікація. Це складається з отримання ефіру з карбонової кислоти та спирту в сильному кислотному середовищі. Оборотна реакція:

RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR '+ H ₂ O

Список літератури

1. Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е видання). CENGAGE Навчання.
2. Вальтер Дж. Мур. (1963). Фізична хімія. У хімічній кінетиці. Четверте видання, Лонгманс.
3. Іра Н. Левін. (2009). Принципи фізикохімії. Шосте видання, стор. 479-540. Mc Graw Hill.
4. Вікіпедія. (2020). Оборотна реакція. Відновлено з: en.wikipedia.org
5. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (19 серпня 2019 р.). Визначення та приклади оборотної реакції. Відновлено з: thinkco.com
6. Бінод Шрестха. (05 червня 2019 р.). Оборотні та незворотні реакції. Хімія LibreTexts. Відновлено з: chem.libretexts.org
7. Девід Вуд. (2020). Оборотні хімічні реакції: визначення та приклади. Вивчення. Відновлено з: study.com