Mikä on palautuva reaktio?

Palautuva reaktio on kemiallinen reaktio missä reagenssit muoto Tuotteet joka puolestaan ​​reagoi yhdessä antamaan reagenssit takaisin. Palautuvat reaktiot saavuttavat tasapainopisteen, jossa reagenssien ja tuotteiden pitoisuudet eivät enää muutu.

Palautuvaa reaktiota merkitään kaksoisnuvalla, joka osoittaa molemmat suunnat a: ssa kemiallinen yhtälö. Esimerkiksi kaksi reagenssia, kaksi tuoteyhtälöä kirjoitetaan

A + B = C + D

Kaksisuuntaisia ​​harpuunoita tai kaksoisnuolia (⇆) tulisi käyttää palautuvien reaktioiden osoittamiseen kaksipuoleisella nuolella (↔) varattu resonanssirakenteille, mutta verkossa kohtaat todennäköisesti yhtälöissä olevia nuolia yksinkertaisesti siksi, että se on helpompaa koodi. Kun kirjoitat paperille, oikea muoto on käyttää harpuna- tai kaksoisnuolimerkintää.

Heikot hapot ja emäkset voivat käydä palautuvissa reaktioissa. Esimerkiksi hiilihappo ja vesi reagoivat tällä tavalla:

H₂CO_{3 (l)} + H₂O_(I) ⇌ HCO⁻_{3 (aq)} + H₃O⁺_(Aq)

Toinen esimerkki palautuvasta reaktiosta on:

N₂O₄ ⇆ 2 EI₂

Kaksi kemiallista reaktiota tapahtuu samanaikaisesti:

N₂O₄ → 2 EI₂

2 EI₂ → N₂O₄

Palautuvat reaktiot eivät välttämättä tapahdu samalla nopeudella molemmissa suunnissa, mutta ne johtavat tasapainotilaan. Jos tapahtuu dynaamista tasapainoa, yhden reaktion tuote muodostuu samalla nopeudella kuin se käytetään vastakkaisessa reaktiossa. Tasapainon vakiot lasketaan tai annetaan auttamaan määrittämään, kuinka paljon reagenssia ja tuotetta muodostuu.

Palautuvan reaktion tasapaino riippuu reagenssien ja tuotteiden alkuperäisistä pitoisuuksista ja tasapainotilasta, K.

Suurin osa kemiassa esiintyvistä reaktioista on peruuttamattomia (tai palautuvia, mutta vain erittäin vähän tuotetta muuntaen takaisin reagenssiksi). Esimerkiksi, jos poltat palapuuta palamisreaktion avulla, et koskaan näe tuhkaa tekevän spontaanisti uutta puuta, vai mitä? Jotkut reaktiot kuitenkin kääntyvät päinvastaiseksi. Miten tämä toimii?

Vastaus liittyy kunkin reaktion energiaan ja siihen, mikä tarvitaan sen toteuttamiseksi. Palautuvassa reaktiossa suljetussa järjestelmässä reagoivat molekyylit törmäävät keskenään ja käyttävät energiaa kemiallisten sidosten hajottamiseen ja uusien tuotteiden muodostamiseen. Järjestelmässä on tarpeeksi energiaa saman prosessin tapahtumiseksi tuotteiden kanssa. Sidokset rikkoutuvat ja muodostuu uusia, jotka sattuvat johtamaan alkuperäisiin reagensseihin.

Kerran, tutkijat uskoivat kaikkien kemiallisten reaktioiden olevan peruuttamattomia reaktioita. Vuonna 1803 Berthollet ehdotti palautuvan reaktion ajatusta havaittuaan natriumkarbonaattikiteiden muodostumista Egyptin suolajärven reunalle. Berthollet uskoi, että liiallinen suola järvessä lisäsi natriumkarbonaatin muodostumista, joka voisi sitten reagoida uudelleen muodostaen natriumkloridia ja kalsiumkarbonaattia:

2NaCl + CaCO₃ ⇆ Na₂CO₃ + CaCl₂

Waage ja Guldberg kvantisoivat Berthollet'n havainnon joukkotoimintaa koskevalla lailla, jota he ehdottivat vuonna 1864.