- Đặc điểm của phản ứng thuận nghịch
- Phương trình tổng quát và cân bằng
- Nguyên tắc Le Châtelier
- Thay đổi hóa học
- Các loài hóa học
- Ví dụ về phản ứng thuận nghịch
- Dung dịch clorua coban
- Iodua hydro
- Thủy phân
- Dung dịch cromat-dicromat
- Amoniac
- Esterification
- Người giới thiệu
Một phản ứng đảo ngược là một trong đó tại một số điểm trong quá trình của nó đạt đến một trạng thái cân bằng, trong đó nồng độ của các chất phản ứng và sản phẩm không thay đổi; có nghĩa là, chúng không thay đổi, vì tốc độ tiêu thụ một cái giống với tốc độ mà cái kia xuất hiện. Trạng thái như vậy cũng được cho là tương ứng với trạng thái cân bằng động.
Tuy nhiên, cân bằng có thể được coi là hệ quả của sự thuận nghịch của một phản ứng hóa học; vì trong các phản ứng không thuận nghịch thì không thể thiết lập bất kỳ trạng thái cân bằng nào. Muốn vậy, các sản phẩm phải có khả năng phản ứng với nhau, trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cụ thể, làm cho các chất phản ứng trở lại.
Biểu tượng mũi tên kép chỉ ra rằng một phản ứng là thuận nghịch. Nguồn: Hình ảnh SVG này được tạo bởi Medium69. Hình ảnh SVG a été créée par Medium69. Vui lòng ghi công này: William Crochot
Điều này được đơn giản hóa quá mức bằng cách sử dụng biểu tượng mũi tên đôi (với hai đầu đối song song). Khi chúng ta nhìn thấy nó trong một phương trình hóa học, có nghĩa là phản ứng xảy ra theo cả hai hướng: từ trái sang phải (hình thành sản phẩm) và từ phải sang trái (chất phản ứng hoặc sự hình thành chất phản ứng).
Một số ít các phản ứng hóa học là có thể thuận nghịch và chúng được tìm thấy hầu hết trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ và vô cơ. Trong những điều này, điều cực kỳ quan trọng là phải biết những điều kiện nào có lợi cho trạng thái cân bằng để ước tính số lượng sản phẩm có thể thu được.
Đặc điểm của phản ứng thuận nghịch
Phương trình tổng quát và cân bằng
Phản ứng thuận nghịch có phương trình tổng quát như sau, coi như chỉ có hai chất phản ứng là A và B:
A + B ⇌ C + D
Mũi tên kép cho biết A và B phản ứng với nhau để tạo ra C và D, nhưng C và D cũng có thể phản ứng với nhau để tạo ra các chất phản ứng; có nghĩa là, phản ứng theo hướng ngược lại, từ phải sang trái, diễn ra.
Phản ứng trực tiếp tạo ra sản phẩm, trong khi phản ứng ngược lại. Nếu một cái tỏa nhiệt, cái kia phải thu nhiệt một cách hợp lý, và cả hai đều xảy ra một cách tự phát; nhưng không nhất thiết phải ở cùng một tốc độ.
Ví dụ, A và B có thể nhỏ hơn hoặc không ổn định hơn C và D; và do đó, chúng được tiêu thụ nhanh hơn so với C và D có thể tái tạo chúng.
Nếu sản phẩm C và D hầu như không phản ứng với nhau thì sẽ có sự tích lũy sản phẩm lớn hơn chất phản ứng. Điều này có nghĩa là khi đạt đến trạng thái cân bằng hóa học, chúng ta sẽ có nồng độ C và D cao hơn A hoặc B, bất kể nồng độ của chúng không thay đổi.
Sau đó, cân bằng được cho là chuyển dịch sang trái, nơi sẽ có nhiều sản phẩm hơn là chất phản ứng.
Nguyên tắc Le Châtelier
Một phản ứng thuận nghịch được đặc trưng bởi xảy ra theo cả hai hướng trong một phương trình hóa học, đạt đến điểm cân bằng và phản ứng với những thay đổi hoặc ảnh hưởng bên ngoài theo nguyên tắc le Châtelier.
Trên thực tế, nhờ nguyên lý này, có thể giải thích những quan sát của Berthollet vào năm 1803, khi ông nhận ra tinh thể Na 2 CO 3 trong một hồ cát nằm ở Ai Cập. Phản ứng chuyển vị kép sẽ là:
Na 2 CO 3 (aq) + CaCl 2 (aq) ⇌ NaCl (aq) + CaCO 3 (aq)
Để phản ứng ngược xảy ra, phải có một lượng dư NaCl, và do đó cân bằng sẽ chuyển sang phải: theo hướng tạo thành Na 2 CO 3 .
Đặc tính này có tầm quan trọng lớn vì theo cách tương tự, áp suất hoặc nhiệt độ được điều khiển để tạo ra hướng phản ứng tạo ra bởi các loài quan tâm.
Thay đổi hóa học
Những thay đổi hóa học đối với phản ứng thuận nghịch có xu hướng ít rõ ràng hơn những thay đổi đối với phản ứng không thuận nghịch. Tuy nhiên, có những phản ứng, đặc biệt là những phản ứng liên quan đến phức kim loại, trong đó chúng ta thấy sự thay đổi màu sắc phụ thuộc vào nhiệt độ.
Các loài hóa học
Bất kỳ loại hợp chất nào cũng có thể tham gia phản ứng thuận nghịch. Người ta thấy rằng hai muối có khả năng thiết lập cân bằng là Na 2 CO 3 và CaCl 2 . Điều tương tự cũng xảy ra giữa các phức chất hoặc phân tử kim loại. Trên thực tế, phần lớn các phản ứng thuận nghịch là do các phân tử có liên kết cụ thể bị phá vỡ và tái tạo nhiều lần.
Ví dụ về phản ứng thuận nghịch
Dung dịch clorua coban
Dung dịch coban clorua, CoCl 2 , trong nước làm màu nó chuyển sang màu hồng do sự tạo thành phức chất nước. Khi đun nóng dung dịch này, dung dịch chuyển sang màu xanh lam, cho phản ứng thuận nghịch sau:
2+ (aq) (hồng) + 4Cl - (aq) + Q ⇌ CoCl 4 2- (aq) (xanh lam) + 6H 2 O (l)
Trong đó Q là nhiệt lượng cung cấp. Nhiệt này làm phức chất mất nước, nhưng khi dung dịch nguội đi hoặc nếu thêm nước vào, nó sẽ trở lại màu hồng ban đầu.
Iodua hydro
Phản ứng thuận nghịch sau đây có lẽ là phản ứng cổ điển nhất trong việc đưa ra khái niệm cân bằng hóa học:
H 2 (g) + I 2 (s) ⇌ 2HI (g)
Lưu ý rằng phản ứng quản lý để thiết lập trạng thái cân bằng ngay cả khi iốt ở trạng thái rắn. Tất cả các loài đều là phân tử: HH, II và HI.
Thủy phân
Sự thủy phân là những ví dụ rất điển hình của phản ứng thuận nghịch. Trong số các đơn giản nhất, chúng tôi có một trong đó có một axit hoặc bazơ liên hợp. Sự thủy phân của ion amoni, NH 4 + và của ion cacbonat, CO 3 2- , như sau:
NH 4 + (aq) + H 2 O (l) ⇌ NH 3 (g) + OH -
CO 3 2- (aq) + H 2 O (l) ⇌ HCO 3 - (aq) + OH -
Nếu chúng ta thêm một bazơ đóng góp ion OH - vào giữa, chúng ta sẽ chuyển cả hai điểm cân bằng sang trái.
Dung dịch cromat-dicromat
Rất giống như trong ví dụ đầu tiên, dung dịch cromat trải qua sự thay đổi màu sắc nhưng do sự thay đổi về nhiệt độ chứ không phải về độ pH. Phản ứng thuận nghịch là:
2CrO 4 2- (aq) (vàng) + 2H 3 O + (aq) ⇌ Cr 2 O 7 2- (aq) (cam) + 3H 2 O (l)
Vì vậy, nếu một dung dịch màu vàng của CrO 4 2- được axit hóa bằng bất kỳ axit nào, màu của nó sẽ ngay lập tức chuyển sang màu da cam. Và nếu sau đó nó được tạo kiềm hoặc thêm nước dồi dào, cân bằng sẽ chuyển sang phải, màu vàng xuất hiện trở lại và Cr 2 O 7 2- bị tiêu thụ .
Amoniac
Quá trình tổng hợp amoniac, NH 3 , bao gồm một phản ứng thuận nghịch được điều chỉnh để nitơ thể khí, một loại rất trơ, phản ứng:
N 2 (g) + 3H 2 (s) ⇌ 2NH 3 (g)
Esterification
Và cuối cùng, một ví dụ về hóa học hữu cơ được đề cập đến: quá trình este hóa. Điều này bao gồm thu được một este từ một axit cacboxylic và một rượu trong môi trường axit mạnh. Phản ứng thuận nghịch là:
RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR '+ H 2 O
Người giới thiệu
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
- Walter J. Moore. (Năm 1963). Hóa lý. Trong Động học hóa học. Ấn bản thứ tư, Longmans.
- Ira N. Levine. (2009). Nguyên lý hóa lý. Tái bản lần thứ sáu, trang 479-540. Đồi Mc Graw.
- Wikipedia. (Năm 2020). Hồi phục lại. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 19 tháng 8 năm 2019). Định nghĩa và các ví dụ về phản ứng thuận nghịch. Phục hồi từ: thinkco.com
- Binod Shrestha. (Ngày 05 tháng 6 năm 2019). Phản ứng thuận nghịch và không thể đảo ngược. Hóa học LibreTexts. Được khôi phục từ: chem.libretexts.org
- David Wood. (Năm 2020). Phản ứng hóa học thuận nghịch: Định nghĩa & Ví dụ. Học. Phục hồi từ: study.com