ปฏิกิริยาย้อนกลับ: ลักษณะและตัวอย่าง - เคมี

ปฏิกิริยาพลิกกลับเป็นหนึ่งในว่าที่จุดในหลักสูตรบางส่วนถึงสถานะของความสมดุลในการที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ยังคงอยู่อย่างต่อเนื่อง; นั่นคือไม่แตกต่างกันเนื่องจากความเร็วที่ใช้จะเท่ากันกับที่ความเร็วอื่น ๆ ปรากฏ สถานะดังกล่าวยังกล่าวว่าสอดคล้องกับดุลยภาพแบบไดนามิก

อย่างไรก็ตามความสมดุลอาจถูกมองว่าเป็นผลมาจากความสามารถในการย้อนกลับของปฏิกิริยาเคมี เนื่องจากในปฏิกิริยาที่ผันกลับไม่ได้จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างสมดุลใด ๆ เพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้นผลิตภัณฑ์จะต้องสามารถทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจงทำให้สารตั้งต้นกลับคืนมา

สัญลักษณ์ลูกศรคู่แสดงว่าปฏิกิริยาย้อนกลับได้ ที่มา: ภาพ SVG นี้ถูกสร้างโดย Medium69 รูปภาพขนาดเล็ก SVG a étécréée par Medium69 โปรดให้เครดิตสิ่งนี้: William Crochot

สิ่งนี้ถูกย่อให้ใหญ่เกินไปโดยใช้สัญลักษณ์ลูกศรคู่ (มีหัวคู่ขนานสองหัว) เมื่อเราเห็นในสมการเคมีหมายความว่าปฏิกิริยาดำเนินไปในทั้งสองทิศทาง: จากซ้ายไปขวา (การก่อตัวของผลิตภัณฑ์) และจากขวาไปซ้าย (การก่อตัวของสารตั้งต้นหรือสารตั้งต้น)

ปฏิกิริยาเคมีส่วนน้อยสามารถย้อนกลับได้และส่วนใหญ่พบในการสังเคราะห์อินทรีย์และอนินทรีย์ ในสิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องทราบว่าเงื่อนไขใดบ้างที่เอื้อต่อดุลยภาพเพื่อประมาณปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่จะได้รับ

ลักษณะของปฏิกิริยาย้อนกลับ

สมการทั่วไปและดุลยภาพ

ปฏิกิริยาย้อนกลับมีสมการทั่วไปดังต่อไปนี้โดยพิจารณาว่ามีสารตั้งต้นเพียงสองตัวคือ A และ B:

A + B ⇌ C + D

ลูกศรคู่บ่งชี้ว่า A และ B ตอบสนองต่อการสร้าง C และ D แต่ C และ D ยังสามารถทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันเพื่อสร้างสารตั้งต้นใหม่ นั่นคือปฏิกิริยาในทิศทางตรงกันข้ามจากขวาไปซ้ายจะเกิดขึ้น

ปฏิกิริยาโดยตรงก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ในขณะที่ปฏิกิริยาย้อนกลับ ถ้าตัวหนึ่งถูกคายความร้อนอีกตัวจะต้องมีความร้อนในเชิงเหตุผลและทั้งสองอย่างเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ แต่ไม่จำเป็นต้องใช้ความเร็วเท่ากัน

ตัวอย่างเช่น A และ B อาจมีขนาดเล็กหรือไม่เสถียรกว่า C และ D ดังนั้นจึงมีการบริโภคเร็วเกินกว่าที่ C และ D จะสร้างขึ้นมาใหม่ได้

หากผลิตภัณฑ์ C และ D แทบจะไม่ทำปฏิกิริยากันก็จะมีการสะสมของผลิตภัณฑ์มากกว่าสารตั้งต้น ซึ่งหมายความว่าเมื่อถึงจุดสมดุลทางเคมีเราจะมีความเข้มข้นของ C และ D สูงกว่า A หรือ B ไม่ว่าความเข้มข้นจะไม่แตกต่างกัน

จากนั้นจึงกล่าวว่าดุลยภาพจะเลื่อนไปทางซ้ายซึ่งจะมีผลิตภัณฑ์มากกว่าสารตั้งต้น

หลักการ Le Châtelier

ปฏิกิริยาย้อนกลับมีลักษณะที่เกิดขึ้นในทั้งสองทิศทางในสมการทางเคมีถึงจุดสมดุลและตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงหรืออิทธิพลภายนอกตามหลักการของเลอชาเตลิเยร์

ในความเป็นจริงด้วยหลักการนี้ข้อสังเกตของ Berthollet ในปี 1803 สามารถอธิบายได้เมื่อเขารู้จักผลึก Na ₂ CO ₃ในทะเลสาบทรายที่ตั้งอยู่ในอียิปต์ ปฏิกิริยาการกระจัดคู่จะเป็น:

นา₂ CO ₃ (aq) + CaCl ₂ (aq) ⇌ NaCl (aq) + CaCO ₃ (aq)

สำหรับปฏิกิริยาย้อนกลับจะใช้สถานที่จะต้องมีส่วนเกินของโซเดียมคลอไรด์และทำให้สมดุลจะเปลี่ยนไปทางขวา: ต่อการก่อตัวของนา₂ CO 3

ลักษณะนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากในทำนองเดียวกันความกดดันหรืออุณหภูมิจะถูกปรับเปลี่ยนเพื่อให้สอดคล้องกับทิศทางของปฏิกิริยาที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตที่น่าสนใจ

การเปลี่ยนแปลงทางเคมี

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีสำหรับปฏิกิริยาย้อนกลับมีแนวโน้มที่จะไม่ชัดเจนน้อยกว่าที่เห็นสำหรับปฏิกิริยาที่ย้อนกลับไม่ได้ อย่างไรก็ตามมีปฏิกิริยาโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับสารประกอบเชิงซ้อนของโลหะซึ่งเราเห็นการเปลี่ยนแปลงสีขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

สายพันธุ์เคมี

สารประกอบประเภทใดก็ได้ที่สามารถเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาย้อนกลับได้ ก็เห็นว่าทั้งสองเกลือมีความสามารถในการสร้างความสมดุล Na ₂ CO ₃และ CaCl 2สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นระหว่างสารประกอบเชิงซ้อนหรือโมเลกุลของโลหะ ในความเป็นจริงปฏิกิริยาย้อนกลับส่วนใหญ่เกิดจากโมเลกุลที่มีพันธะเฉพาะที่แตกและสร้างใหม่ซ้ำแล้วซ้ำเล่า

ตัวอย่างของปฏิกิริยาย้อนกลับ

สารละลายโคบอลต์คลอไรด์

สารละลายโคบอลต์คลอไรด์ CoCl ₂ในคราบน้ำจะเป็นสีชมพูเนื่องจากการก่อตัวของน้ำที่ซับซ้อน เมื่อสารละลายนี้ได้รับความร้อนสีจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินทำให้เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้ดังต่อไปนี้:

²⁺ (aq) (สีชมพู) + 4Cl ^- (aq) + Q ⇌ CoCl ₄^2- (aq) (สีน้ำเงิน) + 6H ₂ O (l)

โดยที่ Q ให้ความร้อน ความร้อนนี้จะคายน้ำออกจากคอมเพล็กซ์ แต่เมื่อสารละลายเย็นลงหรือหากเติมน้ำเข้าไปก็จะกลับเป็นสีชมพูดังเดิม

ไฮโดรเจนไอโอไดด์

ปฏิกิริยาย้อนกลับต่อไปนี้อาจเป็นสิ่งที่คลาสสิกที่สุดในการนำเสนอแนวคิดเรื่องสมดุลทางเคมี:

H ₂ (g) + I ₂ (s) ⇌ 2HI (g)

โปรดสังเกตว่าปฏิกิริยาสามารถสร้างสมดุลได้แม้ว่าไอโอดีนจะอยู่ในสถานะของแข็งก็ตาม ทุกชนิดมีโมเลกุล: HH, II และ HI

การย่อยสลาย

ไฮโดรไลซิสเป็นตัวอย่างของปฏิกิริยาย้อนกลับ ในบรรดาสิ่งที่ง่ายที่สุดเรามีสิ่งที่ต้องทนทุกข์ทรมานจากกรดคอนจูเกตหรือเบส การไฮโดรไลซิสของแอมโมเนียมไอออน NH ₄⁺และคาร์บอเนตไอออน CO ₃^2-มีดังนี้:

NH ₄⁺ (aq) + H ₂ O (ล) ⇌ NH ₃ (g) + OH ^-

CO ₃^2- (aq) + H ₂ O (l) ⇌ HCO ₃^- (aq) + OH ^-

ถ้าเราเพิ่มฐานที่ก่อให้เกิด OH ^-ไอออนตรงกลางเราจะเลื่อนสมดุลทั้งสองไปทางซ้าย

สารละลายโครเมต - ไดโครเมต

คล้ายกันมากในตัวอย่างแรกสารละลายโครเมตผ่านการเปลี่ยนสี แต่เนื่องจากอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป แต่ไม่อยู่ใน pH ปฏิกิริยาย้อนกลับคือ:

2CrO ₄^2- (aq) (สีเหลือง) + 2H ₃ O ⁺ (aq) ⇌ Cr ₂ O ₇^2- (aq) (สีส้ม) + 3H ₂ O (l)

ดังนั้นหากสารละลายสีเหลืองของ CrO ₄^2-ถูกทำให้เป็นกรดด้วยกรดใด ๆ สีของมันจะเปลี่ยนเป็นสีส้มทันที และถ้าในภายหลังมีการเติมน้ำด่างหรือเติมน้ำปริมาณมากความสมดุลจะเลื่อนไปทางขวาสีเหลืองปรากฏขึ้นอีกครั้งและ Cr ₂ O ₇^{2 กำลังถูก}ใช้ไป

สารแอมโมเนีย

การสังเคราะห์แอมโมเนีย NH ₃เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาย้อนกลับที่ปรับเปลี่ยนเพื่อให้ไนโตรเจนที่เป็นก๊าซซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตเฉื่อยมากทำปฏิกิริยา:

N ₂ (g) + 3H ₂ (s) ⇌ 2NH ₃ (g)

Esterification

และในที่สุดก็มีการกล่าวถึงตัวอย่างของเคมีอินทรีย์: เอสเทอริฟิเคชัน ซึ่งประกอบด้วยการได้รับเอสเทอร์จากกรดคาร์บอกซิลิกและแอลกอฮอล์ในกรดแก่ ปฏิกิริยาย้อนกลับคือ:

RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR '+ H ₂ O

อ้างอิง

Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
วอลเตอร์เจมัวร์ (1963) เคมีกายภาพ. ในจลนศาสตร์เคมี. รุ่นที่สี่ Longmans
อิราเอ็น. เลวีน. (2009) หลักฟิสิกส์เคมี. พิมพ์ครั้งที่หก, หน้า 479-540 Mc Graw Hill
วิกิพีเดีย (2020) ปฏิกิริยาย้อนกลับ สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (19 สิงหาคม 2562). นิยามและตัวอย่างปฏิกิริยาย้อนกลับ ดึงมาจาก: thoughtco.com
Binod Shrestha (05 มิถุนายน 2562). ปฏิกิริยาย้อนกลับและย้อนกลับไม่ได้ เคมี LibreTexts สืบค้นจาก: chem.libretexts.org
เดวิดวู้ด (2020) ปฏิกิริยาเคมีที่ผันกลับได้: คำจำกัดความและตัวอย่าง ศึกษา. ดึงมาจาก: study.com

ปฏิกิริยาย้อนกลับ: ลักษณะและตัวอย่าง - เคมี - 2024