Caratteristiche ed esempi di reazione reversibili

UN Reazione reversibile È quello che ad un certo punto del suo corso raggiunge uno stato di equilibrio in cui le concentrazioni di reagenti e prodotti rimangono costanti; cioè, non variano, perché la velocità con cui uno viene consumato è la stessa con cui appare l'altro. Si dice anche che un tale stato corrisponda a un equilibrio dinamico.

Tuttavia, l'equilibrio potrebbe essere visto come una conseguenza della reversibilità di una reazione chimica; Poiché nelle reazioni irreversibili è impossibile stabilire qualsiasi equilibrio. Affinché ciò accada, i prodotti devono essere in grado di reagire tra loro, in condizioni specifiche di pressione e temperatura, originarie restituite ai reagenti.

Il simbolo a doppia freccia indica che una reazione è reversibile. Fonte: questa immagine SVG è stata creata da Medium69.Cette Image Svg A Eté Créée par perium69.Si prega di credito: William Crocot [dominio pubblico]

Quanto sopra è semplificato usando il simbolo a doppia freccia (con due punte antiparalleli). Quando lo vediamo in un'equazione chimica, significa che la reazione procede in entrambe le direzioni: da sinistra a destra (formazione del prodotto) e da destra a sinistra (reagente o formazione reattiva).

La minoranza delle reazioni chimiche è reversibile e si trovano più di tutti nella sintesi organica e inorganica. In questi, è di grande importanza sapere quali condizioni favoriscono l'equilibrio al fine di stimare le quantità di prodotto che può essere ottenuta.

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Caratteristiche delle reazioni reversibili

Equazione generale e equilibrio

Una reazione reversibile ha la seguente equazione generale, considerando che ci sono solo due reagenti, A e B:

A + b ⇌ c + d

La doppia freccia indica che A e B reagiscono a produrre C e D, ma anche C e D possono reagire tra loro per rigenerare i reagenti; Cioè, si verifica la reazione nella direzione opposta, da destra a sinistra.

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La reazione diretta ha origine prodotti, mentre i reagenti inversi. Se uno è esotermico, l'altro per logica deve essere endotermico ed entrambi si verificano spontaneamente; Ma non necessariamente alla stessa velocità.

Ad esempio, A e B possono essere più piccoli o instabili di C e D; E quindi, consumano più velocemente di c e d possono rigenerarli.

Se i prodotti C e D reagiscono a malapena tra loro, allora ci sarà un maggiore accumulo di prodotti rispetto ai reagenti. Ciò significa che quando viene raggiunta l'equilibrio chimico, avremo concentrazioni più elevate di C e D rispetto a A o B, indipendentemente da ciò che le loro concentrazioni non variano.

Si dice quindi che l'equilibrio sia spostato a sinistra, dove ci saranno più prodotti che reagenti.

Principio di Le Châtelier

Una reazione reversibile è caratterizzata dall'essere in entrambe le direzioni in un'equazione chimica, raggiungendo un punto di equilibrio e rispondendo a cambiamenti o influenze esterne a seguito del principio di Le Châtelier.

In effetti, grazie a questo principio, le osservazioni di Berthollet potrebbero essere spiegate nel 1803, quando ha riconosciuto i cristalli di NA₂Co₃ In un lago di sabbia situato in Egitto. La reazione a doppia spostamento sarebbe:

N / a₂Co₃(AC) + CACL₂(AC)  ⇌ NaCl (AC) + Caco₃(AC)

Affinché la reazione inversa abbia luogo, ci deve essere un eccesso di NaCl, e quindi l'equilibrio si sposterebbe a destra: verso la formazione di NA₂Co₃.

Questa caratteristica è di grande importanza perché le pressioni o le temperature sono anche manipolate per favorire il significato della reazione generata dalla specie di interesse.

Cambiamenti chimici

I cambiamenti chimici delle reazioni reversibili tendono ad essere meno evidenti di quelli osservati per le reazioni irreversibili. Tuttavia, ci sono reazioni, in particolare quelle in cui partecipano i complessi metallici, a cui vediamo cambiamenti di colorazione dipendenti dalla temperatura.

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Specie chimiche

Qualsiasi tipo di composto può essere coinvolto in una reazione reversibile. Si è visto che due sali sono in grado di stabilire un equilibrio, NA₂Co₃ e Cacl₂. Lo stesso accade tra complessi metallici o molecole. In effetti, gran parte delle reazioni reversibili sono dovute a molecole con collegamenti specifici che si rompono e si rigenerano ancora e ancora.

Esempi di reazioni reversibili

Dissoluzione del cloruro di cobalto

Una soluzione di cloruro di cobalto, COCL₂, In acqua si tiene rosa, a causa della formazione di una ACU complessa. Quando questa soluzione è riscaldata, il colore cambia in blu, dando la prossima reazione reversibile:

[CO (H₂O)₆"²⁺(AC) (rosa) + 4cl^-(AC) + Q ⇌ COCL₄^2-(AC) (blu) + 6h₂O (l)

Dov'è il calore fornito. Questo calore disidrata il complesso, ma quando la soluzione si raffredda o se viene aggiunta l'acqua, tornerà al suo colore rosa originale.

Ioduro di idrogeno

La seguente reazione reversibile è forse la più classica nell'introduzione del concetto di equilibrio chimico:

H₂(g) + i₂(s) ⇌ 2Hi (G)

Si noti che la reazione riesce a stabilire un equilibrio anche quando lo iodio è a stato solido. Tutte le specie sono molecolari: H-H, I-I e H-I.

Idrolisi

L'idrolisi sono esempi molto rappresentativi di reazioni reversibili. Tra i più semplici che abbiamo quello sofferto da un acido o una base coniugati. L'idrolisi dello ione di ammonio, NH₄⁺, e dello ione carbonato, co₃^2-, sono i seguenti:

NH₄⁺(AC) + H₂O (l) ⇌ nh₃(g) + oh^-

Co₃^2-(AC) + H₂O (l) ⇌ HCO₃^-(AC) + OH^-

Se aggiungiamo una base che fornisce ioni oh^- Nel mezzo, sposteremo entrambi i saldi a sinistra.

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Dissoluzione cromate-domato

Molto simile al primo esempio, una soluzione di cromato subisce un cambiamento di colore ma a causa delle variazioni di temperatura ma pH. La reazione reversibile è:

2CRO₄^2-(AC) (giallo) + 2h₃O⁺(AC) ⇌ Cr₂O₇^2-(AC) (Orange) + 3H₂O (l)

Quindi, se una dissoluzione gialla di CRO₄^2- È acidificato con qualsiasi acido, il suo colore diventerà immediatamente arancione. E se viene aggiunta alcalina o molta acqua, l'equilibrio si sposterà a destra, riapparendo il colore giallo e consumando il CR₂O₇^2-.

Ammoniaca

La sintesi di ammoniaca, NH₃, Implica una reazione reversibile reversibile in modo che l'azoto gassoso, una specie molto inerte, reagisca:

N₂(g) + 3h₂(s) ⇌ 2nh₃(G)

Esterificazione

E infine viene menzionato un esempio di chimica organica: esterificazione. Ciò consiste nell'ottenere un estere da un acido carbossilico e un alcool in un mezzo acido forte. La reazione reversibile è:

Rcooh + r'oh ⇌ rcoor ' + h₂O

Riferimenti

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2. Walter J. Moore. (1963). Chimica fisica. In cinetica chimica. Quarta edizione, Longmans.
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