PALAUTUVA REAKTIO: OMINAISUUDET JA ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Palautuva reaktio on, että jossain vaiheessa sen tietenkin saavuttaa tasapainotilan, jossa pitoisuudet reagenssien ja tuotteiden pysyy vakiona; ts. ne eivät eroa, koska yhden kulutusnopeus on sama, jolla toinen ilmestyy. Tällaisen tilan sanotaan myös vastaavan dynaamista tasapainoa.

Tasapainoa voidaan kuitenkin pitää kemiallisen reaktion palautuvuuden seurauksena; koska peruuttamattomissa reaktioissa on mahdotonta saada aikaan tasapainoa. Jotta tämä tapahtuisi, tuotteiden on kyettävä reagoimaan keskenään tietyissä paine- ja lämpötilaolosuhteissa aiheuttaen reagenssien paluun.

Kaksinkertainen nuolen symboli osoittaa, että reaktio on palautuva. Lähde: Tämän SVG-kuvan on luonut Medium69.Cette-kuva SVG on été créée par Medium69.Kiitos: William Crochot

Tätä yksinkertaistetaan käyttämällä kaksoisnuolia (kahdella anti paralleelisella päällä). Kun näemme sen kemiallisessa yhtälössä, se tarkoittaa, että reaktio etenee molempiin suuntiin: vasemmalta oikealle (tuotteen muodostuminen) ja oikealta vasemmalle (reagenssin tai reagenssin muodostuminen).

Vähäinen osa kemiallisista reaktioista on palautuvia, ja niitä esiintyy pääasiassa orgaanisissa ja epäorgaanisissa synteeseissä. Niissä on erittäin tärkeää tietää, mitkä olosuhteet edistävät tasapainoa, jotta voidaan arvioida tuotemäärät, joita voidaan saada.

Palautuvien reaktioiden ominaispiirteet

Yleinen yhtälö ja tasapaino

Palautuvalla reaktiolla on seuraava yleinen yhtälö ottaen huomioon, että reagensseja on vain kaksi, A ja B:

A + B = C + D

Kaksoisnuoli osoittaa, että A ja B reagoivat tuottamaan C ja D, mutta myös C ja D voivat reagoida keskenään reagenssien regeneroimiseksi; ts., reaktio vastakkaiseen suuntaan, oikealta vasemmalle, tapahtuu.

Suora reaktio tuottaa tuotteita, kun taas käänteinen, reaktiivinen. Jos toinen on eksoterminen, toisen on loogisesti oltava endoterminen, ja molemmat tapahtuvat spontaanisti; mutta ei välttämättä samalla nopeudella.

Esimerkiksi A ja B voivat olla pienempiä tai epävakaita kuin C ja D; ja siksi ne kulutetaan nopeammin kuin C ja D voivat regeneroida niitä.

Jos tuotteet C ja D tuskin reagoivat keskenään, niin tuotteiden kertyminen tapahtuu enemmän kuin reagenssien. Tämä tarkoittaa, että kun kemiallinen tasapaino saavutetaan, meillä on korkeammat C- ja D-pitoisuudet kuin A: lla tai B: llä, riippumatta siitä, muuttuvatko niiden pitoisuudet.

Tasapainon sanotaan sitten siirtyvän vasemmalle, missä tulee olemaan enemmän tuotteita kuin reagensseja.

Le Châtelier -periaate

Palautuvalle reaktiolle on ominaista tapahtua molemmissa suunnissa kemiallisessa yhtälössä, saavuttaa tasapainopiste ja reagoida ulkoisiin muutoksiin tai vaikutuksiin le Châtelier-periaatteen mukaisesti.

Itse asiassa tämän periaatteen ansiosta Bertholletin havainnot vuonna 1803 voitiin selittää, kun hän tunnisti Na ₂ CO ₃ -kiteitä Egyptissä sijaitsevassa hiekkajärvessä. Kaksinkertainen siirtymäreaktio olisi:

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

Reverse-reaktio tapahtuu, on oltava ylimäärin NaCl: a, ja näin ollen tasapaino siirtyisi oikealle: n muodostumista kohti Na ₂ CO ₃.

Tällä ominaisuudella on suuri merkitys, koska samalla tavalla paineita tai lämpötiloja manipuloidaan mielenkiinnon kohteena olevien lajien tuottaman reaktion suunnan suosimiseksi.

Kemialliset muutokset

Kemialliset muutokset palautuvissa reaktioissa ovat yleensä vähemmän ilmeisiä kuin ne, joita havaitaan palautumattomien reaktioiden suhteen. Kuitenkin on reaktioita, etenkin sellaisia, joissa on mukana metallikomplekseja, joissa näemme lämpötilasta riippuvat värinmuutokset.

Kemialliset lajit

Minkä tahansa tyyppinen yhdiste voi osallistua palautuvaan reaktioon. Nähtiin, että kaksi suolat kykenevät tasapainon luomiseen, Na ₂ CO ₃ ja CaCl ₂. Sama tapahtuu metallikompleksien tai molekyylien välillä. Itse asiassa suuri osa palautuvista reaktioista johtuu molekyyleistä, joilla on spesifisiä sidoksia, jotka hajoavat ja uudistuvat uudestaan ​​ja uudestaan.

Esimerkkejä palautuvista reaktioista

Kobolttikloridiliuos

Liuosta, jossa oli kobolttikloridia, CoCl ₂, veteen tahroja se vaaleanpunainen johtuen kompleksin muodostumista vesiliuosta. Kun tätä liuosta kuumennetaan, väri muuttuu siniseksi, mikä antaa seuraavan palautuvan reaktion:

²⁺ (aq) (vaaleanpunainen) + 4Cl ^- (aq) + Q ⇌ CoCI ₄ ^2- (aq) (sininen) + 6H ₂ O (l)

Missä Q on syötetty lämpö. Tämä lämpö kuivattaa kompleksin, mutta kun liuos jäähtyy, tai jos vettä lisätään, se palaa alkuperäiseen vaaleanpunaiseen väriään.

Vetyjodidi

Seuraava palautuva reaktio on ehkä klassisin kemiallisen tasapainon käsitteen käyttöönotossa:

H ₂ (g) + I ₂ (s) ⇌ 2HI (g)

Huomaa, että reaktio onnistuu luomaan tasapainon myös jodin ollessa kiinteässä tilassa. Kaikki lajit ovat molekyylisiä: HH, II ja HI.

Hydrolyysi

Hydrolyysi ovat hyvin edustavia esimerkkejä palautuvista reaktioista. Yksinkertaisimmista meistä on yksi, joka kärsii konjugoidusta haposta tai emäksestä. Hydrolyysi ammoniumioni, NH ₄ ⁺, ja karbonaatti-ioni, CO ₃ ^2-, ovat seuraavat:

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

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

Jos me lisätä emästä, joka edistää OH ^- ionien keskelle, me siirtyy molemmat tasapainoa vasemmalle.

Kromaatti-dikromaattiliuos

Hyvin samanlainen kuin ensimmäisessä esimerkissä, kromaattiliuoksessa tapahtuu värinmuutos, mutta johtuen lämpötilan vaihtelusta, mutta ei pH: sta. Palautuva reaktio on:

2CrO ₄ ^2- (aq) (keltainen) + 2H ₃ O ⁺ (aq) ⇌ Kr ₂ O ₇ ^2- (aq) (oranssi) + 3H ₂ O (l)

Niin, jos keltainen liuos CrO ₄ ^2- tehdään happamaksi mitä tahansa happoa, sen väri välittömästi muuttuu oranssiksi. Ja jos siitä tehdään alkalinen tai vettä lisätään, tasapaino muuttuu oikealle, keltainen väri tulee uudelleen esiin ja Cr ₂ O ₇ ² kuluu.

ammoniakki

Synteesi ammoniakin, NH ₃, liittyy reversiibeli reaktio säädetään niin, että kaasumainen typpi, erittäin inertti laji, reagoi:

N ₂ (g) + 3H ₂ (s) ⇌ 2NH ₃ (g)

esteröimällä

Ja lopuksi mainitaan esimerkki orgaanisesta kemiasta: esteröinti. Tämä koostuu esterin saamisesta karboksyylihaposta ja alkoholista vahvassa happoväliaineessa. Palautuva reaktio on:

RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR '+ H ₂ O

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
2. Walter J. Moore. (1963). Fysikaalinen kemia. Kemiallisessa kinetiikassa. Neljäs painos, Longmans.
3. Ira N. Levine. (2009). Fysikakemian periaatteet. Kuudes painos, s. 479–540. Mc Graw Hill.
4. Wikipedia. (2020). Palautuva reaktio. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
5. Helmenstine, tohtori Anne Marie (19. elokuuta 2019). Palautuvan reaktion määritelmä ja esimerkit. Palautettu osoitteesta: gondo.com
6. Binod Shrestha. (5. kesäkuuta 2019). Palautuvat ja peruuttamattomat reaktiot. Kemia LibreTexts. Palautettu osoitteesta: chem.libretexts.org
7. David Wood. (2020). Palautuvat kemialliset reaktiot: Määritelmä ja esimerkit. Tutkimus. Palautettu osoitteesta study.com