Wat is een omkeerbare reactie?

Een omkeerbare reactie is a chemische reactie waar de reactanten het formulier producten die op hun beurt weer reageren om de reactanten terug te geven. Omkeerbare reacties zullen een evenwichtspunt bereiken waar de concentraties van de reactanten en producten niet meer zullen veranderen.

Een omkeerbare reactie wordt aangegeven door een dubbele pijl die beide richtingen in a aangeeft reactievergelijking. Een vergelijking met twee reagentia en twee producten zou bijvoorbeeld worden geschreven als

A + B ⇆ C + D

Bidirectionele harpoenen of dubbele pijlen (⇆) moeten worden gebruikt om omkeerbare reacties aan te geven, met de dubbelzijdige pijl (↔) gereserveerd voor resonantiestructuren, maar online kom je waarschijnlijk pijlen in vergelijkingen tegen, simpelweg omdat het gemakkelijker is code. Wanneer u op papier schrijft, is de juiste vorm om de harpoen- of dubbele pijlnotatie te gebruiken.

Zwakke zuren en basen kunnen omkeerbare reacties ondergaan. Zo reageren koolzuur en water op deze manier:

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

Een ander voorbeeld van een omkeerbare reactie is:

N₂O₄ ⇆ 2 NEE₂

Twee chemische reacties treden gelijktijdig op:

N₂O₄ → 2 NEE₂

2 NEE₂ → N₂O₄

Omkeerbare reacties komen niet noodzakelijkerwijs met dezelfde snelheid in beide richtingen voor, maar ze leiden wel tot een evenwichtstoestand. Als er dynamisch evenwicht optreedt, vormt het product van één reactie zich met dezelfde snelheid als het wordt gebruikt voor de omgekeerde reactie. Evenwichtsconstanten worden berekend of verstrekt om te helpen bepalen hoeveel reactant en product wordt gevormd.

Het evenwicht van een omkeerbare reactie hangt af van de beginconcentraties van de reactanten en producten en de evenwichtsconstante K.

De meeste reacties in de chemie zijn onomkeerbare reacties (of omkeerbaar, maar met zeer weinig product dat weer in reactant wordt omgezet). Als je bijvoorbeeld een stuk hout verbrandt met de verbrandingsreactie, zie je de as nooit spontaan nieuw hout maken, toch? Toch keren sommige reacties terug. Hoe werkt dit?

Het antwoord heeft te maken met de energie-output van elke reactie en die welke daarvoor nodig is. Bij een omkeerbare reactie botsen reacterende moleculen in een gesloten systeem met elkaar en gebruiken ze de energie om chemische bindingen te verbreken en nieuwe producten te vormen. Er is voldoende energie in het systeem aanwezig om hetzelfde proces met de producten te laten plaatsvinden. Obligaties worden verbroken en nieuwe worden gevormd, wat resulteert in de initiële reactanten.

Eens dachten wetenschappers dat alle chemische reacties onomkeerbare reacties waren. In 1803 stelde Berthollet het idee voor van een omkeerbare reactie nadat hij de vorming van natriumcarbonaatkristallen aan de rand van een zoutmeer in Egypte had waargenomen. Berthollet geloofde dat een overmaat aan zout in het meer de vorming van natriumcarbonaat stimuleerde, dat vervolgens weer kon reageren om natriumchloride en calciumcarbonaat te vormen:

2NaCl + CaCO₃ ⇆ Na₂CO₃ + CaCl₂

Waage en Guldberg hebben Berthollets observatie gekwantificeerd met de wet van massa-actie die ze in 1864 voorstelden.