PERUUTTAMATON REAKTIO: OMINAISUUDET JA ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Peruuttamaton reaktio on sellainen, joka käytännössä ei saavuttaa tasapaino, ja että näin ollen kaikki reagoivat aineet ovat muuntuneet tuotteet. Sen sanotaan tapahtuvan vain yhdessä suunnassa: vasemmalta oikealle, koska tuotteet eivät voi yhdistyä reagoivien aineiden uudelleenalustamiseksi.

Nykyään on olemassa useita teorioita ja näkökulmia, joista kemiallisen reaktion peruuttamattomuus voidaan selittää. Yksinkertaisin näkemys ottaa huomioon kuinka epävakaat reaktantit ovat, tuotteiden stabiilisuus tai jos muodostuu kaasuja tai kiinteitä aineita, jotka pakenevat tai erottuvat reaktioväliaineesta.

Peruuttamattomat reaktiot ovat erittäin yleisiä päivittäin. Jos näemme muutoksia ympäristössämme, joissa niiden vaikutusten kääntämiseksi on tarpeen palata ajassa taaksepäin, niin varmasti nämä ovat kemialliset reaktiot. Esimerkiksi kakku sinänsä ei palauta alkuperäiseen tilaansa: ainesosat.

Peruuttamattoman reaktion tuotteet voivat kuitenkin käydä läpi reaktioita, jotka tekevät niistä reaktiivisia. Tämä on ruoste, joka voidaan käsitellä vahvoilla pelkistysaineilla niiden sisältämää metallista rautaa.

Peruuttamattomien reaktioiden ominaispiirteet

Kakun tai kakun valmistaminen käsittää suuren määrän palautumattomia reaktioita, jotka tapahtuvat samanaikaisesti. Lähde: Pxhere.

Yleinen kemiallinen yhtälö

Mitä tahansa peruuttamatonta reaktiota voidaan edustaa yksinkertaisella kemiallisella yhtälöllä, olettaen, että kaksi reaktiivista lajia, A ja B, osallistuu:

A + B => C + D

A ja B reagoivat palautumattomasti muuttuessaan C ja D. Tasapainon muodostamiselle ei ole tilaa. Se, mikä reagoi, ei ole regeneroitu ja mikä ei ole, pysyy ylimääräisenä johtuen itse reaktion suorituksesta tai koska yksi reagensseista on kulunut.

Huomaa, että aggregaation tilaa kussakin reaktantissa tai tuotteessa (kiinteä, kaasu tai neste) ei ole määritelty.

On reaktioita, joissa merkityksetön määrä C: tä ja D: tä rekombinoituu niiden kemiallisen luonteen vuoksi A: n ja B: n regeneroimiseksi. Jos näin tapahtuu tasapainossa, sanotaan, että se on hyvin kaukana oikealta; toisin sanoen kohti tuotteiden muodostumista.

Vain näissä tapauksissa ei ole varmuutta väittää, että oletettu reaktio on epäilemättä peruuttamaton. Tällaista tilannetta ei kuitenkaan yleensä esiinny säännöllisesti reaktioissa, joissa tapahtuu liian selviä muutoksia.

Kemialliset muutokset

Se ei ole yleinen eikä lopullinen sääntö, mutta monet peruuttamattomista reaktioista aiheuttavat merkittäviä kemiallisia muutoksia. Esimerkiksi erittäin eksotermisiä reaktioita pidetään olennaisesti peruuttamattomina johtuen vapautuneen lämmön ja valon muodossa olevasta energiamäärästä.

Sama päättely pätee, kun havaitsemme kaasun ulkonäköä, joko kuplia nesteen sisällä tai tihkuu kiinteän aineen huokosista. Jos tämä kaasu karkaa reaktioväliaineesta, sen on mahdotonta osallistua tasapainon muodostumiseen; ts. se ei reagoi minkään reagenssin regeneroimiseksi.

Samoin kiinteän aineen tai sakan muodostuminen tarkoittaa välittömästi, että reaktio on peruuttamaton, koska vain sen pinta on silti kosketuksessa reaktioväliaineeseen. Ja jos tällä kiinteällä aineella on erittäin vakaa rakenne, paljon vähemmän se osallistuu tasapainoon (muu kuin sen liukoisuus), koska sen hiukkaset ovat rajoitetut.

Toisaalta, et voi aina luottaa värinmuutoksiin. Monet reaktiot, joissa nämä näkyvät, ovat todella palautuvia, ja ennemmin tai myöhemmin muutos kumotaan.

Stabiilit tuotteet ja epästabiilit reagenssit

Peruuttamattomien reaktioiden yleisin ominaisuus on, että muodostuneet tuotteet ovat paljon vakaampia kuin reaktioon osallistuvat reagenssit. Tämä selittää, miksi C ja D eivät enää "halua" yhdistyä A: n ja B: n regeneroimiseksi, koska viimeksi mainitut ovat epävakaampia lajeja.

Mainittu stabiilisuus voidaan ennustaa tietämällä tuotteiden rakenteet, kuinka vahvat ja vakaat uudet sidokset ovat, tai jopa käyttämällä molekyylimekanismia, joka osoittaa reaktion peräkkäiset vaiheet.

Ilmeinen palautuvuus

On olemassa peruuttamattomia reaktioita, jotka käytännössä vaatisivat aikaa kääntyä takaisin, jotta reagenssit uudelleen muodostuisivat. Tai enemmän kuin reaktioita, ne olisivat muutoksia tai prosesseja, joihin liittyy joukko niistä. Tämä johtuu siitä, että kyse ei ole yhden reaktion kumoamisesta, vaan monista ja heti. Esimerkiksi: hedelmien hajoaminen.

Toisaalta muut peruuttamattomat reaktiot voidaan kumota, jos niiden tuotteet saadaan reagoimaan muiden lajien kanssa. Samoin on reaktioita, jotka tapahtuvat "käänteisessä versiossa" eri prosessien tai mekanismien kautta. Tunnetuin esimerkki on solujen hengitys ja fotosynteesi, erona on, että jälkimmäinen hyödyntää aurinkoenergiaa.

esimerkit

Jäljempänä mainitaan joitain edustavia esimerkkejä peruuttamattomista reaktioista.

hapetukset

Hapettuessa aineessa tapahtuu niin peruuttamattomasti, ellei se joudu kosketukseen pelkistimien kanssa. Kun metallit hapettuvat, niiden pinnalle ilmestyy oksidikerros, joka kosteuden ja hiilidioksidin saostuessa suolojen lisäksi aloittaa korroosioprosessin.

Metallioksidi ei hajoa tyhjästä, jotta metalli saadaan uudestaan ​​ja annetaan happea kaasulle poistua.

palaminen

Kaikki orgaaninen aine, joka reagoi voimakkaasti hapen kanssa, palaa palamaan ja siitä vapautuvat kaasumaiset oksidit ja tuhka. Näiden oksidien, pääasiassa CO ₂, H ₂ O, NO _2, ja SO ₂, ei koskaan yhdistyvät uudelleen muodostaen alkuperäisen molekyylejä. Tämä koskee muoveja, hiilivetyjä, puuta, kasvi- ja eläinperäisiä aineita.

Vahva emäksen neutralointi

Kun vahva happo ja emäs reagoivat tai neutraloituvat, syntyneet lajit eivät yhdisty uudelleen niiden tuottamiseksi. Esimerkiksi NaOH: lla ja HCI reagoivat tuottaen NaCl: a ja H ₂ O, sekä erittäin vakaa lajeja:

NaOH + HCl: => NaCI + H ₂ O

Tämä reaktio on peruuttamaton, ei ole mitään kohtaa, missä on varmistettu, että osa NaOH: sta tai HCI: sta on regeneroitu. Sama pätee muihin vahvojen happojen ja emästen pariin.

Metallien liukeneminen

Kun metallit liukenevat vahvoihin hapoihin, ne muodostavat suolan, veden ja kaasun. Esimerkiksi typpihappo hyökkää kupariin antamaan kuparinitraattia, vettä ja typpidioksidia:

Cu + 4HNO ₃ => Cu (NO ₃) ₂ + 2H ₂ O + 2NO ₂

Saatu liuos on sinertävää ja kopiopartikkelit eivät koskaan ilmesty maagisesti uudelleen, mikä osoittaa metallisen kuparin muodostumista.

saippuoiminen

Viimeinkin meillä on saippuointireaktio, joka on peruuttamaton; vaikka monet sen sisäisistä vaiheista ovat käännettävissä. Alkuperäisiä saippuoita ei muuteta takaisin rasvoiksi, joista ne ovat peräisin; ei edes kaliumhydroksidia, KOH, niin vahva emäs, voidaan regeneroida millä tahansa tasapainotteella.

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
2. BBC. (2020). Mitkä ovat peruuttamattomat muutokset? Palautettu: bbc.co.uk
3. Khan-akatemia. (2020). Kemialliset reaktiot. Palautettu osoitteesta: khanacademy.org
4. Tosiasia hirviö. (2020). DK Science: Kemialliset reaktiot. Palautettu osoitteesta: factmonster.com
5. Ginesa Blanco. (16. lokakuuta 2019). Onko totta, että mikään kemiallinen reaktio ei ole peruuttamaton? Maa. Palautettu osoitteesta: elpais.com