Reversible Reaktionseigenschaften und Beispiele

EIN reversible Reaktion Es ist eines, das irgendwann in seinem Verlauf einen Gleichgewichtszustand erreicht, in dem die Konzentrationen der Reaktanten und Produkte konstant bleiben; Das heißt, sie variieren nicht, da die Geschwindigkeit, mit der einer verbraucht wird, dieselbe ist, mit der der andere erscheint. Es wird auch gesagt, dass ein solcher Zustand einem dynamischen Gleichgewicht entspricht.

Das Gleichgewicht könnte jedoch als Folge der Reversibilität einer chemischen Reaktion gesehen werden; da bei irreversiblen Reaktionen kein Gleichgewicht hergestellt werden kann. Dazu müssen die Produkte unter bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen miteinander reagieren können, wodurch die Reaktanten zurückkehren..

Das Obige wird durch die Verwendung des Doppelpfeilsymbols (mit zwei antiparallelen Köpfen) zu stark vereinfacht. Wenn wir es in einer chemischen Gleichung sehen, bedeutet dies, dass die Reaktion in beide Richtungen verläuft: von links nach rechts (Bildung von Produkten) und von rechts nach links (Bildung von Reaktanten oder Reaktanten).

Die Minderheit der chemischen Reaktionen ist reversibel und findet sich hauptsächlich in organischen und anorganischen Synthesen. In diesen Fällen ist es äußerst wichtig zu wissen, welche Bedingungen das Gleichgewicht begünstigen, um die Produktmengen abzuschätzen, die erhalten werden können..

Artikelverzeichnis

• 1 Eigenschaften reversibler Reaktionen
  • 1.1 Allgemeine Gleichung und Gleichgewicht
  • 1.2 Le Châtelier-Prinzip
  • 1.3 Chemische Veränderungen
  • 1.4 Chemische Spezies
• 2 Beispiele für reversible Reaktionen
  • 2.1 Kobaltchloridlösung
  • 2.2 Jodwasserstoff
  • 2.3 Hydrolyse
  • 2.4 Chromat-Dichromat-Lösung
  • 2,5 Ammoniak
  • 2.6 Veresterung
• 3 Referenzen

Eigenschaften reversibler Reaktionen

Allgemeine Gleichung und Gleichgewicht

Eine reversible Reaktion hat die folgende allgemeine Gleichung, wenn man bedenkt, dass es nur zwei Reaktanten gibt, A und B:

A + B ⇌ C + D.

Der Doppelpfeil zeigt an, dass A und B unter Bildung von C und D reagieren, aber auch C und D miteinander reagieren können, um die Reaktanten zu regenerieren. das heißt, die Reaktion in der entgegengesetzten Richtung von rechts nach links findet statt.

Die direkte Reaktion erzeugt Produkte, während die inverse reaktiv ist. Wenn einer exotherm ist, muss der andere logischerweise endotherm sein, und beide treten spontan auf; aber nicht unbedingt mit der gleichen Geschwindigkeit.

Zum Beispiel können A und B kleiner oder instabiler als C und D sein; und dass sie daher schneller verbraucht werden, als C und D sie regenerieren können.

Wenn die Produkte C und D kaum miteinander reagieren, kommt es zu einer größeren Anreicherung von Produkten als bei den Reaktanten. Dies bedeutet, dass wir bei Erreichen des chemischen Gleichgewichts höhere Konzentrationen von C und D als von A oder B haben, unabhängig davon, ob ihre Konzentrationen nicht variieren..

Das Gleichgewicht soll dann nach links verschoben sein, wo es mehr Produkte als Reaktanten gibt.

Le Châtelier-Prinzip

Eine reversible Reaktion ist dadurch gekennzeichnet, dass sie in einer chemischen Gleichung in beide Richtungen stattfindet, einen Gleichgewichtspunkt erreicht und auf äußere Veränderungen oder Einflüsse nach dem Prinzip von le Châtelier reagiert.

Dank dieses Prinzips konnten Berthollets Beobachtungen im Jahr 1803, als er Na-Kristalle erkannte, erklärt werden._zweiCO₃ in einem sandigen See in Ägypten. Die Doppelverdrängungsreaktion wäre:

N / A_zweiCO₃(ac) + CaCl_zwei(ac)  ⇌ NaCl (aq) + CaCO₃(ac)

Damit die Rückreaktion stattfinden kann, muss ein Überschuss an NaCl vorhanden sein, und daher würde sich das Gleichgewicht nach rechts verschieben: in Richtung der Bildung von Na_zweiCO₃.

Diese Eigenschaft ist von großer Bedeutung, da auf die gleiche Weise Drücke oder Temperaturen manipuliert werden, um die Richtung der Reaktion zu begünstigen, die von der interessierenden Spezies erzeugt wird..

Chemische Veränderungen

Chemische Veränderungen bei reversiblen Reaktionen sind in der Regel weniger offensichtlich als bei irreversiblen Reaktionen. Es gibt jedoch Reaktionen, insbesondere solche mit Metallkomplexen, bei denen temperaturabhängige Farbänderungen auftreten..

Chemische Spezies

Jede Art von Verbindung kann an einer reversiblen Reaktion beteiligt sein. Es wurde gesehen, dass zwei Salze in der Lage sind, ein Gleichgewicht herzustellen, Na_zweiCO₃ und CaCl_zwei. Das gleiche passiert zwischen Metallkomplexen oder Molekülen. Tatsächlich sind viele der reversiblen Reaktionen auf Moleküle mit spezifischen Bindungen zurückzuführen, die brechen und sich immer wieder regenerieren..

Beispiele für reversible Reaktionen

Kobaltchloridlösung

Eine Lösung von Kobaltchlorid, CoCl_zwei, In Wasser färbt es sich rosa, weil sich ein komplexer wässriger Komplex bildet. Wenn diese Lösung erhitzt wird, ändert sich die Farbe zu Blau, was die folgende reversible Reaktion ergibt:

[Co (H._zweiODER)₆]]^zwei+(ac) (rosa) + 4Cl^-(ac) + Q ⇌ CoCl₄^zwei-(ac) (blau) + 6H_zweiO (l)

Wobei Q die zugeführte Wärme ist. Diese Hitze entwässert den Komplex, aber wenn die Lösung abkühlt oder wenn Wasser hinzugefügt wird, kehrt sie zu ihrer ursprünglichen rosa Farbe zurück..

Jodwasserstoff

Die folgende reversible Reaktion ist vielleicht die klassischste bei der Einführung des Konzepts des chemischen Gleichgewichts:

H._zwei(g) + I._zwei(s) ≤ 2HI (g)

Es ist zu beachten, dass die Reaktion es schafft, ein Gleichgewicht herzustellen, selbst wenn sich das Jod im festen Zustand befindet. Alle Arten sind molekular: H-H, I-I und H-I.

Hydrolyse

Hydrolysen sind sehr repräsentative Beispiele für reversible Reaktionen. Unter den einfachsten haben wir die, die eine konjugierte Säure oder Base erfährt. Hydrolyse des Ammoniumions, NH₄⁺, und das Carbonation CO₃^zwei-, sind wie folgt:

NH₄⁺(ac) + H._zweiO (l) ⇌ NH₃(g) + OH^-

CO₃^zwei-(ac) + H._zweiO (l) ⇌ HCO₃^-(ac) + OH^-

Wenn wir eine Base hinzufügen, die OH-Ionen beiträgt^- In die Mitte verschieben wir beide Guthaben nach links.

Chromat-Dichromat-Lösung

Sehr ähnlich wie im ersten Beispiel erfährt eine Chromatlösung eine Farbänderung, jedoch aufgrund von Temperaturschwankungen, jedoch nicht aufgrund des pH-Werts. Die reversible Reaktion ist:

2CrO₄^zwei-(ac) (gelb) + 2H₃ODER⁺(ac) ⇌ Cr_zweiODER₇^zwei-(ac) (orange) + 3H_zweiO (l)

Also wenn zu einer gelben CrO-Lösung₄^zwei- Wenn es mit einer Säure angesäuert wird, wird seine Farbe sofort orange. Und wenn es dann alkalisiert wird oder reichlich Wasser hinzugefügt wird, verschiebt sich das Gleichgewicht nach rechts, die gelbe Farbe erscheint wieder und das Cr wird verbraucht._zweiODER₇^zwei-.

Ammoniak

Die Synthese von Ammoniak, NH₃, Es handelt sich um eine reversible Reaktion, die so eingestellt ist, dass der gasförmige Stickstoff, eine sehr inerte Spezies, reagiert:

N._zwei(g) + 3H_zwei(s) N 2NH₃(G)

Veresterung

Und schließlich wird ein Beispiel für organische Chemie erwähnt: die Veresterung. Dies besteht darin, einen Ester aus einer Carbonsäure und einen Alkohol in einem stark sauren Medium zu erhalten. Die reversible Reaktion ist:

RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR '+ H._zweiODER

Verweise

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