Τι είναι μια αναστρέψιμη αντίδραση;

Μια αναστρέψιμη αντίδραση είναι α χημική αντίδραση όπου το αντιδραστήρια μορφή προϊόντα που, με τη σειρά τους, αντιδρούν μαζί για να δώσουν τα αντιδραστήρια πίσω. Οι αναστρέψιμες αντιδράσεις θα φθάσουν σε σημείο ισορροπίας όπου οι συγκεντρώσεις των αντιδραστηρίων και των προϊόντων δεν θα αλλάξουν πλέον.

Μια αναστρέψιμη αντίδραση υποδηλώνεται με ένα διπλό βέλος που δείχνει και τις δύο κατευθύνσεις σε a χημική εξίσωση. Για παράδειγμα, μια εξίσωση δύο αντιδραστηρίων, δύο προϊόντων θα γράφτηκε ως

A + B ⇆ C + D

Για την ένδειξη αναστρέψιμων αντιδράσεων θα πρέπει να χρησιμοποιούνται αμφίδρομα αμαξώματα ή διπλά βέλη (⇆), με το βέλος διπλής όψης (↔) που προορίζονται για δομές συντονισμού, αλλά σε απευθείας σύνδεση θα συναντήσετε πιθανότατα βέλη στις εξισώσεις, απλώς και μόνο επειδή είναι πιο εύκολο να το κάνετε κώδικας. Όταν γράφετε σε χαρτί, η κατάλληλη φόρμα είναι να χρησιμοποιήσετε το σύμβολο του harpoon ή του διπλού βέλους.

Τα αδύναμα οξέα και βάσεις ενδέχεται να υποστούν αναστρέψιμες αντιδράσεις. Για παράδειγμα, το ανθρακικό οξύ και το νερό αντιδρούν με αυτόν τον τρόπο:

H₂CO_{3 (1)} + Η₂Ο_{(μεγάλο)} ⇌ HCO⁻_{3 (υδ)} + Η₃Ο⁺_(aq)

Ένα άλλο παράδειγμα μιας αναστρέψιμης αντίδρασης είναι:

Ν₂Ο₄ ⇆ 2 ΟΧΙ₂

Δύο χημικές αντιδράσεις συμβαίνουν ταυτόχρονα:

Ν₂Ο₄ → 2 ΟΧΙ₂

2 ΟΧΙ₂ → N₂Ο₄

Οι αναστρέψιμες αντιδράσεις δεν εμφανίζονται απαραίτητα με τον ίδιο ρυθμό και στις δύο κατευθύνσεις, αλλά οδηγούν σε κατάσταση ισορροπίας. Εάν προκύψει δυναμική ισορροπία, το προϊόν μιας αντίδρασης σχηματίζεται με τον ίδιο ρυθμό που χρησιμοποιείται για την αντίστροφη αντίδραση. Οι σταθερές ισορροπίας υπολογίζονται ή παρέχονται για να καθορίσουν πόσο αντιδραστήριο και προϊόν σχηματίζεται.

Η ισορροπία μιας αναστρέψιμης αντίδρασης εξαρτάται από τις αρχικές συγκεντρώσεις των αντιδραστηρίων και των προϊόντων και την σταθερά ισορροπίας, Κ.

Οι περισσότερες αντιδράσεις που απαντώνται στη χημεία είναι μη αναστρέψιμες αντιδράσεις (ή αναστρέψιμες, αλλά με πολύ μικρό προϊόν που μετατρέπεται ξανά σε αντιδραστήριο). Για παράδειγμα, εάν κάψετε ένα κομμάτι ξύλου χρησιμοποιώντας την αντίδραση καύσης, ποτέ δεν βλέπετε την τέφρα να κάνει αυθόρμητα νέο ξύλο, έτσι δεν είναι; Ωστόσο, ορισμένες αντιδράσεις αντιστρέφονται. Πως λειτουργεί αυτό?

Η απάντηση έχει να κάνει με την ενεργειακή απόδοση κάθε αντίδρασης και εκείνη που απαιτείται για να συμβεί. Σε μια αναστρέψιμη αντίδραση, η αντίδραση μορίων σε ένα κλειστό σύστημα συγκρούονται μεταξύ τους και χρησιμοποιούν την ενέργεια για να διασπάσουν τους χημικούς δεσμούς και να σχηματίσουν νέα προϊόντα. Στο σύστημα υπάρχει αρκετή ενέργεια για την ίδια διαδικασία με τα προϊόντα. Τα ομόλογα είναι σπασμένα και σχηματίζονται νέα, που συμβάλλουν στην εμφάνιση των αρχικών αντιδραστηρίων.

Κάποτε, οι επιστήμονες πίστευαν ότι όλες οι χημικές αντιδράσεις ήταν μη αναστρέψιμες αντιδράσεις. Το 1803, ο Berthollet πρότεινε την ιδέα μιας αναστρέψιμης αντίδρασης μετά την παρατήρηση του σχηματισμού κρυστάλλων ανθρακικού νατρίου στην άκρη μιας λίμνης άλατος στην Αίγυπτο. Ο Berthollet πίστευε ότι το υπερβολικό άλας στη λίμνη ώθησε το σχηματισμό ανθρακικού νατρίου, το οποίο θα μπορούσε στη συνέχεια να αντιδράσει και πάλι για να σχηματίσει χλωριούχο νάτριο και ανθρακικό ασβέστιο:

2NaCl + CaCO₃ ⇆ Na₂CO₃ + CaCl₂

Οι Waage και Guldberg ποσοτικοποίησαν την παρατήρηση του Berthollet με το νόμο μαζικής δράσης που πρότειναν το 1864.