- Característiques de les reaccions reversibles
- Equació general i equilibri
- Principi de li Chatelier
- canvis químics
- espècies químiques
- Exemples de reaccions reversibles
- Dissolució de clorur de cobalt
- Iodur d'hidrogen
- hidròlisi
- Dissolució de cromat-dicromat
- amoníac
- esterificació
- referències
Una reacció reversible és aquella que en algun punt del seu transcurs arriba a un estat d'equilibri en el qual les concentracions dels reactius i productes romanen constants; és a dir, no varien, ja que la velocitat amb què es consumeix un és la mateixa amb què apareix l'altre. Es diu també que tal estat correspon a un equilibri dinàmic.
No obstant això, l'equilibri pogués veure com una conseqüència de la reversibilitat d'una reacció química; ja que en les reaccions irreversibles és impossible establir equilibri algun. Perquè això passi, els productes han de poder reaccionar entre si, sota condicions específiques de pressió i temperatura, originant retornada als reactius.
El símbol de la doble fletxa indica que una reacció és reversible. Font: This imatge SVG was created by Medium69.Cette image SVG a été creee parell Medium69.Please credit this: William Crochot
L'anterior es sobre simplifica mitjançant l'ús de l'símbol de la doble fletxa (amb dues puntes antiparal·leles). Quan ho veiem en una equació química, vol dir que la reacció procedeix en ambdues direccions: d'esquerra a dreta (formació de productes), i de dreta a esquerra (formació de reactius o reactants).
La minoria de les reaccions químiques és reversible, i se'ls troben més que tot en síntesis orgàniques i inorgàniques. En aquestes, té enorme importància conèixer quines condicions afavoreix l'equilibri per així estimar les quantitats de producte que pugui obtenir-se.
Característiques de les reaccions reversibles
Equació general i equilibri
Una reacció reversible té la següent equació general, considerant que només hi ha dos reactius, A i B:
A + B ⇌ C + D
La doble fletxa assenyala que A i B reaccionen per produir C i D, però a més C i D poden reaccionar entre ells per regenerar als reactius; és a dir, la reacció en sentit contrari, de dreta a esquerra té lloc.
La reacció directa origina productes, mentre revés, reactius. Si una és exotèrmica, l'altra per lògica ha de ser endotèrmica, i ambdues es donen espontàniament; però no necessàriament a la mateixa velocitat.
Per exemple, A i B pot ser que siguin més petits o inestables que C i D; i que per tant, es consumeixin més ràpid del que C i D pugui regenerar.
Si els productes C i D tot just reaccionen entre si, llavors hi haurà una major acumulació de productes que de reactius. Això vol dir que quan s'aconsegueixi l'equilibri químic, tindrem majors concentracions de C i D que de A o B, sense importar que les seves concentracions no variïn.
Es diu llavors que l'equilibri està desplaçat cap a l'esquerra, on hi haurà més productes que reactius.
Principi de li Chatelier
Una reacció reversible es caracteritza per tenir lloc en tots dos sentits en una equació química, arribar a un punt d'equilibri, i respondre als canvis o influències externes seguint el principi de li Chatelier.
De fet, gràcies a aquest principi va poder explicar-se les observacions de Berthollet en 1803, quan va reconèixer cristalls de Na 2 CO 3 en un llac de sorra ubicat a Egipte. La reacció de doble desplaçament vindria a ser:
Na 2 CO 3 (ac) + CaCl 2 (ac) ⇌ NaCl (aq) + CaCO 3 (ac)
Perquè la reacció inversa prengui lloc, hi ha d'haver un excés de NaCl, i així l'equilibri es desplaçaria cap a la dreta: cap a la formació de Na 2 CO 3.
Aquesta característica és de gran importància perquè de la mateixa manera es manipulen les pressions o temperatures per afavorir el sentit de la reacció que generi l'espècie d'interès.
canvis químics
Els canvis químics de les reaccions reversibles tendeixen a ser menys evidents que els observats per a les reaccions irreversibles. No obstant això, hi ha reaccions, especialment aquelles on hi participen complexos metàl·lics, en el qual veiem canvis de coloració dependents de la temperatura.
espècies químiques
Qualsevol tipus de compost pot estar involucrat en una reacció reversible. Es va veure que dues sals són capaços d'establir un equilibri, Na 2 CO 3 i CaCl 2. El mateix succeeix entre complexos metàl·lics o molècules. De fet, gran part de les reaccions reversibles es deu a molècules amb enllaços específics que es trenquen i es regeneren una i altra vegada.
Exemples de reaccions reversibles
Dissolució de clorur de cobalt
Una dissolució de clorur de cobalt, CoCl 2, en aigua la tenyeix de color rosat, a causa de la formació d'un encunyar complex. Quan aquesta dissolució s'escalfa, el color canvia a blau, donant-se la següent reacció reversible:
2+ (aq) (rosat) + 4cl - (ac) + Q ⇌ CoCl 4 2- (aq) (blau) + 6H 2 O (l)
On Q és la calor subministrat. Aquesta calor deshidrata el complex, però a mesura que es refreda la dissolució, o si s'afegeix aigua, tornarà al seu color rosat original.
Iodur d'hidrogen
La següent reacció reversible és potser la més clàssica en la introducció de el concepte d'equilibri químic:
H 2 (g) + I 2 (s) ⇌ 2HI (g)
Cal notar que la reacció aconsegueix establir un equilibri fins i tot quan el iode es troba en estat sòlid. Totes les espècies són moleculars: HH, II i HI.
hidròlisi
Les hidròlisi són exemples molt representatius de reaccions reversibles. Entre les més simples tenim la que pateix un àcid o base conjugats. Les hidròlisi de l'ió amoni, NH 4 +, i de l'ió carbonat, CO 3 2-, són les següents:
NH 4 + (ac) + H 2 O (l) ⇌ NH 3 (g) + OH -
CO 3 2- (ac) + H 2 O (l) ⇌ HCO 3 - (aq) + OH -
Si afegim una base que aporti ions OH - a l'mitjà, desplaçarem tots dos equilibris cap a l'esquerra.
Dissolució de cromat-dicromat
Molt similar com en el primer exemple, una dissolució de cromat pateix canvi de color però a causa de variacions de temperatura sinó de pH. La reacció reversible ve a ser:
2CrO 4 2- (aq) (groc) + 2H 3 O + (ac) ⇌ Cr 2 O 7 2- (ac) (ataronjat) + 3H 2 O (l)
Llavors, si a una dissolució groga de CrO 4 2- se li s'acidifica amb qualsevol àcid, el seu color es tornarà immediatament ataronjat. I si després es alcalinitza o s'afegeix abundant aigua, l'equilibri es desplaçarà cap a la dreta, reapareixent el color groc i consumint-se el Cr 2 O 7 2-.
amoníac
La síntesi d'amoníac, NH 3, involucra una reacció reversible ajustada perquè el nitrogen gasós, espècie molt inert, reaccioni:
N 2 (g) + 3H 2 (s) ⇌ 2NH 3 (g)
esterificació
I per finalitzar s'esmenta un exemple de la química orgànica: l'esterificació. Aquesta consisteix en l'obtenció d'un èster a partir d'un àcid carboxílic i un alcohol en medi àcid fort. La reacció reversible ve a ser:
RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR '+ H 2 O
referències
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
- Walter J. Moore. (1963). Physical Chemistry. In Chemical Kinetics. Fourth edition, Longmans.
- Ira N. Levine. (2009). Principis de fisicoquímica. Sisena edició, pàg 479-540. Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Reversible reaction. Recuperat de: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (19 d'agost de al 2019). Reversible Reaction Definition and Examples. Recuperat de: thoughtco.com
- Binod Shrestha. (5 juny 2019). Reversible and irreversible reactions. Chemistry LibreTexts. Recuperat de: chem.libretexts.org
- David Wood. (2020). Reversible Chemical Reactions: Definition & Examples. Study. Recuperat de: study.com