Was ist eine reversible Reaktion?

Eine reversible Reaktion ist a chemische Reaktion bei dem die Reaktanten bilden Produkte die wiederum miteinander reagieren, um die Reaktanten zurückzugeben. Reversible Reaktionen erreichen einen Gleichgewichtspunkt, an dem sich die Konzentrationen der Reaktanten und Produkte nicht mehr ändern.

Eine reversible Reaktion wird durch einen Doppelpfeil angezeigt, der in beide Richtungen in a zeigt chemische Gleichung. Zum Beispiel würde eine Zwei-Reagenz-, Zwei-Produkt-Gleichung geschrieben als

A + B ⇆ C + D.

Bidirektionale Harpunen oder Doppelpfeile (⇆) sollten verwendet werden, um reversible Reaktionen anzuzeigen, wobei der doppelseitige Pfeil (↔) reserviert für Resonanzstrukturen, aber online werden Sie höchstwahrscheinlich auf Pfeile in Gleichungen stoßen, einfach weil es einfacher ist Code. Wenn Sie auf Papier schreiben, verwenden Sie die Harpunen- oder Doppelpfeilnotation.

Schwache Säuren und Basen können reversible Reaktionen eingehen. Zum Beispiel reagieren Kohlensäure und Wasser folgendermaßen:

H.₂CO_{3 (l)} + H.₂Ö_(l) ⇌ HCO⁻_{3 (aq)} + H.₃Ö⁺_(aq)

Ein weiteres Beispiel für eine reversible Reaktion ist:

N.₂Ö₄ ⇆ 2 NR₂

Zwei chemische Reaktionen treten gleichzeitig auf:

N.₂Ö₄ → 2 NR₂

2 NR₂ → N.₂Ö₄

Reversible Reaktionen treten nicht notwendigerweise in beiden Richtungen mit der gleichen Geschwindigkeit auf, führen jedoch zu einem Gleichgewichtszustand. Wenn ein dynamisches Gleichgewicht auftritt, bildet sich das Produkt einer Reaktion mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der es für die Rückreaktion verbraucht wird. Gleichgewichtskonstanten werden berechnet oder bereitgestellt, um zu bestimmen, wie viel Reaktant und Produkt gebildet werden.

Das Gleichgewicht einer reversiblen Reaktion hängt von den Anfangskonzentrationen der Reaktanten und Produkte und der Gleichgewichtskonstante K ab.

Die meisten Reaktionen in der Chemie sind irreversible Reaktionen (oder reversibel, aber mit sehr wenig Produkt, das wieder in Reaktanten umgewandelt wird). Wenn Sie zum Beispiel ein Stück Holz mit der Verbrennungsreaktion verbrennen, sehen Sie nie, dass die Asche spontan neues Holz erzeugt, oder? Einige Reaktionen kehren sich jedoch um. Wie funktioniert das?

Die Antwort hat mit der Energieabgabe jeder Reaktion und der dafür erforderlichen Reaktion zu tun. Bei einer reversiblen Reaktion kollidieren reagierende Moleküle in einem geschlossenen System miteinander und nutzen die Energie, um chemische Bindungen aufzubrechen und neue Produkte zu bilden. Im System ist genügend Energie vorhanden, damit der gleiche Prozess mit den Produkten abläuft. Bindungen werden gebrochen und neue gebildet, die zufällig zu den anfänglichen Reaktanten führen.

Zu einer Zeit glaubten Wissenschaftler, dass alle chemischen Reaktionen irreversible Reaktionen waren. 1803 schlug Berthollet die Idee einer reversiblen Reaktion vor, nachdem er die Bildung von Natriumcarbonatkristallen am Rande eines Salzsees in Ägypten beobachtet hatte. Berthollet glaubte, dass überschüssiges Salz im See die Bildung von Natriumcarbonat vorantreibt, das dann wieder unter Bildung von Natriumchlorid und Calciumcarbonat reagieren könnte:

2NaCl + CaCO₃ ⇆ Na₂CO₃ + CaCl₂

Waage und Guldberg quantifizierten Berthollets Beobachtung mit dem Gesetz der Massenaktion, das sie 1864 vorschlugen.