Caratteristiche ed esempi di reazione reversibile

UN reazione reversibile È uno che ad un certo punto del suo corso raggiunge uno stato di equilibrio in cui le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti rimangono costanti; cioè non variano, poiché la velocità con cui si consuma è la stessa con cui appare l'altra. 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 alcun equilibrio. Perché ciò avvenga, i prodotti devono essere in grado di reagire tra loro, in specifiche condizioni di pressione e temperatura, provocando il ritorno dei reagenti..

Quanto sopra è semplificato al massimo utilizzando il simbolo della doppia freccia (con due teste antiparallele). Quando lo vediamo in un'equazione chimica, significa che la reazione procede in entrambe le direzioni: da sinistra a destra (formazione di prodotti) e da destra a sinistra (formazione di reagenti o reagenti).

La minoranza delle reazioni chimiche è reversibile e si trova principalmente nelle sintesi organiche e inorganiche. In questi è estremamente importante sapere quali condizioni favoriscono l'equilibrio per stimare le quantità di prodotto ottenibili..

Indice articolo

• 1 Caratteristiche delle reazioni reversibili
  • 1.1 Equazione generale ed equilibrio
  • 1.2 Principio di Le Châtelier
  • 1.3 Cambiamenti chimici
  • 1.4 Specie chimiche
• 2 Esempi di reazioni reversibili
  • 2.1 Soluzione di cloruro di cobalto
  • 2.2 Ioduro di idrogeno
  • 2.3 Idrolisi
  • 2.4 Soluzione di cromo-bicromato
  • 2.5 Ammoniaca
  • 2.6 Esterificazione
• 3 Riferimenti

Caratteristiche delle reazioni reversibili

Equazione generale ed 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 per produrre C e D, ma anche C e D possono reagire tra loro per rigenerare i reagenti; cioè, avviene la reazione nella direzione opposta, da destra a sinistra.

La reazione diretta produce prodotti, mentre l'inversa, reattiva. Se uno è esotermico, l'altro deve essere logicamente 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 che quindi vengono consumati più velocemente di quanto C e D possano rigenerarli.

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

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 dallo svolgersi in entrambe le direzioni in un'equazione chimica, raggiungendo un punto di equilibrio e rispondendo a cambiamenti o influenze esterne secondo il principio di Le Châtelier.

Infatti, grazie a questo principio, le osservazioni di Berthollet nel 1803, quando riconobbe i cristalli di Na, potrebbero essere spiegate._DueCO₃ in un lago sabbioso situato in Egitto. La reazione del doppio spostamento sarebbe:

N / A_DueCO₃(ac) + CaCl_Due(AC)  ⇌ NaCl (aq) + CaCO₃(AC)

Perché avvenga la reazione inversa, deve esserci un eccesso di NaCl, e quindi l'equilibrio si sposterebbe a destra: verso la formazione di Na_DueCO₃.

Questa caratteristica è di grande importanza perché, allo stesso modo, le pressioni o le temperature vengono manipolate per favorire la direzione della reazione generata dalla specie di interesse..

Cambiamenti chimici

I cambiamenti chimici per le reazioni reversibili tendono ad essere meno evidenti di quelli osservati per le reazioni irreversibili. Tuttavia, ci sono reazioni, specialmente quelle che coinvolgono complessi metallici, in cui vediamo cambiamenti di colore dipendenti dalla temperatura..

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, Na_DueCO₃ e CaCl_Due. Lo stesso accade tra complessi metallici o molecole. In effetti, gran parte delle reazioni reversibili sono dovute a molecole con legami specifici che si rompono e si rigenerano più e più volte..

Esempi di reazioni reversibili

Soluzione di cloruro di cobalto

Una soluzione di cloruro di cobalto, CoCl_Due, in acqua si colora di rosa, per la formazione di un complesso acquoso. Quando questa soluzione viene riscaldata, il colore cambia in blu, dando la seguente reazione reversibile:

[Co (H_DueO)₆]^Due+(ac) (rosa) + 4Cl^-(ac) + Q ⇌ CoCl₄^Due-(ac) (blu) + 6H_DueO (l)

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

Ioduro di idrogeno

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

H_Due(g) + I_Due(s) ⇌ 2HI (g)

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

Idrolisi

Le idrolisi sono esempi molto rappresentativi di reazioni reversibili. Tra i più semplici abbiamo quello che subisce un acido o una base coniugata. Idrolisi dello ione ammonio, NH₄⁺, e lo ione carbonato, CO₃^Due-, sono come segue:

NH₄⁺(ac) + H_DueO (l) ⇌ NH₃(g) + OH^-

CO₃^Due-(ac) + H_DueO (l) ⇌ HCO₃^-(ac) + OH^-

Se aggiungiamo una base che apporta ioni OH^- al centro, sposteremo entrambi i saldi a sinistra.

Soluzione di cromo-bicromato

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

2CrO₄^Due-(ac) (giallo) + 2H₃O⁺(ac) ⇌ Cr_DueO₇^Due-(ac) (arancione) + 3H_DueO (l)

Quindi, se a una soluzione di CrO gialla₄^Due- se è acidificato con un acido, il suo colore diventerà immediatamente arancione. E se poi viene alcalinizzata o viene aggiunta acqua abbondante, l'equilibrio si sposterà a destra, il colore giallo riapparirà e il Cr verrà consumato._DueO₇^Due-.

Ammoniaca

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

N_Due(g) + 3H_Due(s) ⇌ 2NH₃(g)

Esterificazione

Infine, viene citato un esempio di chimica organica: l'esterificazione. Consiste nell'ottenere un estere da un acido carbossilico e un alcol in un mezzo acido forte. La reazione reversibile è:

RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR '+ H_DueO

Riferimenti

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica. (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
2. Walter J. Moore. (1963). Chimica fisica. Nella cinetica chimica. Quarta edizione, Longmans.
3. Ira N. Levine. (2009). Principi di fisicochimica. Sesta edizione, pp. 479-540. Mc Graw Hill.
4. Wikipedia. (2020). Reazione reversibile. Estratto da: en.wikipedia.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (19 agosto 2019). Definizione ed esempi di reazione reversibile. Estratto da: thoughtco.com
6. Binod Shrestha. (05 giugno 2019). Reazioni reversibili e irreversibili. Chemistry LibreTexts. Recupero da: chem.libretexts.org
7. David Wood. (2020). Reazioni chimiche reversibili: definizione ed esempi. Studia. Estratto da: study.com